Simulation Analysis of Electromechanical Coupling for Unmanned Aerial Vehicle Cabin Door System

In order to study the dynamic response of the unmanned aerial vehicle cabin door opening and closing system under impact load conditions, considering the flexible treatment of mechanical components, and the system’s motion with different stiffness of energy-absorbing components, a rigid-flexible coupling model of the cabin door actuation system was established in LMS. Virtual. Motion. In Amesim, a control model of the motor was created. Through the Motion-Amesim co-simulation module, the dynamic module of the system was combined with the motor control module to complete the electromechanical coupling simulation and analyze the results. .

基于面结构光的飞机舱门间隙测量技术与应用

针对复杂试验环境下,战机舱门间隙非均匀变形动态测量难度大、精度要求高的问题,提出了基于面结构光的飞机舱门间隙测量方法,研究了条纹投影结构形面测量方法,包括在不需要空间相位展开过程或任何先验信息的情况下搜索包裹相位图中每个有效像素的立体对应和绝对条纹顺序,生成初始视差图和绝对相位图并进行了视差优化;建立了立体结构光模型,利用视差图和绝对相位图计算三维坐标。对得到的数据进行处理,包括建立被测件的物理坐标系,曲面截取以及对间隙位移量提取。设计了两种标准间隙,对本文方法的合理性和有效性进行了验证,可以对任意曲面和动态场景进行快速、准确的间隙和阶差的测量。将本方法应用于某飞机舱门间隙变形的测量中,获得了实际的变形位移量。

基于人机工程学的民用飞机舱门操作面板设计

在当前民用飞机舱门操作面板设计中,人机功效和界面设计缺少统一的标准和规范,设计过程过于依赖个人经验和自身偏好,导致所设计的操作面板在使用过程中人机功效较差。为此,基于人机工程学原理讨论了民用飞机舱门操作面板显示与操作的设计原则,并提出了一种集中式舱门操作面板及区域控制面板的设计方案。首先通过问卷调查来确定舱门操作面板的信息组织、编码、显示元素和显示形式等,然后构建舱门操作面板、区域控制面板以及飞机的三维模型,最后使用人机工程仿真软件DELMIA对操作面板的布置、按键尺寸和触及域进行了动态操作仿真。仿真结果表明,所设计的舱门操作面板增强了人机功效,提高了作业的安全性和效率,减少了空乘人员的误操作和工作负荷。所设计的操作面板和区域控制面板不仅实现了整机舱门的集中监控管理与区域作动控制,还能作为人机交互设备,适用于大中型宽体飞机的客舱和货舱,应用前景十分广阔。

基于改进YOLOv5的飞机舱门识别与定位方法研究

机场特种车辆的自动靠机是未来智慧机场发展的必然要求,实现自动靠机的关键是对飞机舱门进行准确识别与定位;针对于此问题,提出一种基于改进YOLOv5和单目视觉的舱门识别与定位方法,通过在模型中加入了一种轻量化的卷积注意力模块(CBAM,convolutional block attention module),提高了算法对飞机舱门的特征提取能力;针对YOLOv5的重复特征提取问题,引入了空间金字塔池化结构(SPPCSPC,spatial pyramid pooling cross stage paritial connection),并改进分组卷积组数为4,提高了算法的检测精度;通过获取候选框中角点的像素,利用空间几何关系,实现了对舱门准确的三维定位。实验结果表明,改进后的YOLOv5算法mAP达到96.5%,相比原有算法提升了5.6%。在舱门前方19 m和1 m处时,实时最大定位误差分别为0.15 m和0.01 m,能够满足特种车辆靠机完成后与舱门保持5~10 cm的安全距离要求。

基于正交试验的登机门框结构刚度设计

大型飞机开口结构的设计是不可避免的,拥有曲率外形的机头大开口变形问题更加突出。本文以某大型飞机机头登机门框为研究对象,采用正交试验方法,得到了影响门框开口变形的主要因素和次要因素以及门框变形随各构件惯性矩变化的规律,为类似大开口结构的刚度设计提供了设计指导。

用于飞机舱门装配的柔性工装设计

为解决飞机舱门装配加工时夹具专用的问题,以某型号飞机的六种舱门为研究对象,设计了一套柔性工装夹具系统。建立舱门蒙皮的有限元模型,系统的分析行间距、行边距等布局参数对蒙皮钻孔和铣边加工变形的影响,得到柔性工装布局参数范围,结合舱门蒙皮结构参数对柔性工装的单元结构、行单元布局和列单元布局进行设计,并在此基础上实现控制系统的硬件设计和软件开发,系统调试结果表明该柔性工装系统具有较高的运行精度和定位精度。工程应用实践证明该柔性工装技术产出的舱门满足装配要求,研究结果可以为大型薄壁件的柔性工装设计提供良好的参考,具有很强的工程应用价值。

基于疲劳寿命的民用飞机舱门止动块允许间隙

止动块是民用飞机舱门重要的结构零件,它通过面-面接触将舱门受到的增压载荷传递至机身门框,止动块结构的可靠性对飞行安全至关重要。对于面-面接触问题,接触间隙影响载荷分配,同时零件寿命对载荷变化非常敏感,已有研究中缺少间隙对止动块载荷以及疲劳寿命的影响。以某型飞机的舱门止动块为研究对象,建立舱门-门框的精细网格有限元模型,模型中使用线性间隙法模拟止动块间隙以及超单元法优化计算时长;提出止动块间隙的数学描述方法,采用蒙特卡洛模拟分析间隙对止动块载荷的影响;利用细节疲劳额定值(detail fatigue rating,简称DFR)法分析疲劳寿命随止动块间隙的变化规律,给出目标寿命下允许间隙的设计方法,可以为舱门止动块间隙设计提供参考。

民用飞机舱门界面间隙设计方法

民用飞机舱门和门框通过界面零件之间的面—面接触传递载荷,零件间隙影响着各传载路径中的载荷分配,对飞行安全至关重要。然而,已有研究中缺少界面零件间隙及其对载荷分配的影响,工程中也缺乏舱门界面间隙的设计方法。以某型飞机的非传载式舱门为研究对象,提出舱门界面间隙的设计方法,其实质为基于间隙随机性的蒙特卡洛模拟法。采用线性间隙法模拟界面间隙,利用直接矩阵输入法优化求解效率,建立舱门—门框的精细网格模型,分析界面间隙随机性对舱门和门框间载荷分配的影响。本文给出界面间隙的设计基准和数学描述方法,最终得到具有95%可靠度的界面间隙设计值,为舱门界面间隙设计提供理论依据。

基于同伦连续法的飞机舱门提升机构轨迹综合

飞机舱门是进出机舱的通道,其机身导向槽中心线与提升机构末端导向轮运动轨迹重合,保证了舱门开启/锁止可靠。以有序单开链方法建立提升机构2个单开链单元轨迹综合运动学方程组;方程组变量齐次化分组,其Bezout数仅为320,减少同伦跟踪路径;分别进行初始方程组构造和同伦方程组求解,求得了6组杆长非负实数构形解,绘制了单开链单元组合的对应构形。以机构运动空间和提升机构力传递效率进行构形筛选,得到了可实现飞机舱门按期望轨迹运动的舱门提升机构。

基于Bricard机构的客机舱门多模式运动开启机构设计

舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式:6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提供了新的思路。

一种运输机后货舱门导向装置设计研究

以导向装置传统设计方式为经验设计,容易造成导向轮下落速度不均甚至卡滞等问题,文中以某型运输机后货舱门中舱门导向装置为研究对象,从设计需求出发,综合考虑各类极限工况、结构边界条件、功能需求和工艺限制等影响,以控制滚轮下落速度为目标,推导了超大型定轴转动舱门导向滚轮的导向槽型面曲线方程,并根据曲线方程优化了中舱门导向装置设计,优化后的导向装置已应用于实际工作中,具有较高的参考价值。

民用飞机驾驶舱门抵御穿透要求适航符合性评估方法

民用飞机驾驶舱门系统安装在飞机舱内,用于阻隔驾驶舱和客舱,除供机组人员正常进出驾驶舱外,必须具备防弹及防侵入功能,防止非机组人员抢夺飞机控制权,为机组成员提供安全保护。从驾驶舱门系统抵御穿透适航条款解读入手,对适航审定要求进行研究,提出一种民用飞机驾驶舱门抵御穿透试验方法,给出子弹选择、危险弹道确认、枪击点筛选、试验件构型准备等试验实施细节和要求,并以某型民用飞机驾驶舱门系统研发以及抵御穿透适航审定为基础对其进行验证。结果表明:本文提出的驾驶舱门抵御穿透试验方法有效,满足条款符合性,能够为飞机驾驶舱门设计研发以及适航符合性分析验证和相关条款的适航审定工作提供参考。

飞机舱门机构耐久性试验数字化仿真平台研究

介绍了基于工业机器人的舱门机构耐久性试验装置系统组成和工作原理,基于Visual Components软件构建数字化仿真平台,完成机器人路径仿真与离线编程,并实现真实试验过程中实时数据驱动下的仿真平台动态展示。结果表明:该仿真平台可以实现试验流程预演分析与在线监控,可显著提升试验效率与过程安全性。

基于Sobel算子的飞机舱门边缘检测

自动对接登机桥无需人为干预即能实现飞机舱门与登机桥在允许误差范围内的对接停靠,其最关键的组成部分是飞机舱门的识别系统。本文基于Sobel算子,先消除机场现场采样照片的高光、反光后,再对飞机舱门的对比灰度增强图像进行舱门的边缘检测,完成对飞机舱门的定位。该方法能实现对飞机舱门差异化图像的准确边缘检测。

民用飞机电子电气设备舱门高强度辐射场(HIRF)防护设计研究

适航规章CCAR-25中给出了航空器暴露在高强度辐射场(HIRF)中应满足的抗干扰要求,针对某型号民用飞机电子电气设备舱门对HIRF环境防护能力较弱的问题,提出一些提升舱门HIRF防护能力的优化设计建议。在对飞机电子电气设备舱门HIRF防护能力研究时,以该型号民用飞机电子电气设备舱门为研究对象,将舱门与电子电气设备舱结构模型简化成复杂金属腔体开环形孔缝的模型,并类比开孔矩形金属腔体的电磁屏蔽效能的研究,归纳出可能提升结构HIRF防护能力的结构优化设计方向。依据优化设计方向规划了3个舱门结构优化方案,并对该型号民用飞机进行低电平扫掠场(LLSF)试验以验证优化方案的有效性,对试验结果分析表明,所提的建议对于提高电子电气设备舱门HIRF防护能力是有效的。

直升机舱门机枪应用研究

从实战应用案例、枪械发展和训练模拟器发展三个方面着手,梳理分析了直升机舱门机枪的应用情况;总结出舱门射击时存在目标搜索与定性、距离标定、弹着点计算等射击难点,并通过成因分析,提出了解决办法;同时针对舱门机枪应用时面临的机组协作、多机协同问题,提出了机组共享心智模型、沟通差错预防与控制和多机扇区协同射击的方法手段。

某型飞机舱门锁机构卡滞可靠性分析

以某型飞机舱门锁机构为研究对象,通过ADAMS建立某型飞机舱门锁机构动力学分析模型并对其进行确定性分析,研究了锁钩与锁环的间隙对上锁和开锁功能的影响,考虑锁钩与锁环的不同间隙对上锁和开锁功能的影响,引入蒙特卡洛法对飞机舱门锁机构进行可靠性及灵敏度分析。最后,运用试验方法验证了飞机舱门锁机构理论分析的正确性,分析结果可为锁机构卡滞可靠性评估提供参考。

民机舱门安全性分析方法研究

以民机舱门全寿命周期的安全使用为目标,提出了一套完整的民机舱门机构功能安全性分析设计方法。首先以民机舱门事故统计为基础,分析其主要故障模式,通过对相关适航条款的分析与解读,确定民机舱门主要故障模式的安全性指标;接着采用故障模式影响分析和故障树分析方法对各故障模式开展可靠性建模计算,同时对影响程度较大的故障模式进行共因故障分析;最后,将计算结果与安全性指标进行对比分析,如不符合要求,还需进行安全性改设计。该分析方法适用于飞机设计全过程,可指导舱门机构优化设计。

基于杆长误差的飞行器货舱门锁机构运动精度分析研究

由于外界环境及设计制造等因素影响,空间飞行器货舱门锁机构各构件间的运动尺寸会产生变形和误差,引起锁机构运动规律改变,导致锁机构失效。建立了基于各构件尺寸误差的货舱门锁机构运动精度模型,研究了实际工作情况中6个构件尺寸及输入角度误差对机构输出位置的误差影响,给出了货舱门锁机构的运动精度。结果表明:在锁钩工作范围内,锁机构杆1和杆3的尺寸误差对锁钩的理想工作位置影响最大,制造时需对其误差加以控制。

全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法及应用

针对标准布谷鸟搜索算法探索能力强而开发能力较弱、收敛速度慢及计算精度较差等问题,提出了具有全局最优导向的模糊布谷鸟搜索算法。在鸟窝更新公式中引入全局最优导向策略,在产生新的鸟窝位置时利用到当前最优鸟窝位置信息,以保持鸟窝的多样性并提高算法的开发能力。另外,采用模糊逻辑规则对布谷鸟算法中的搜索步长和外来鸟蛋被发现概率这2个重要参数进行自适应调整,以提高算法的全局收敛性能和求解精度。通过2个经典结构可靠性分析极限状态方程测试该算法的性能,并将其应用于某飞机舱门锁定机构可靠性分析中。实验结果表明,与粒子群算法、标准布谷鸟搜索算法和改进布谷鸟搜索算法相比,所提出的全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法在进行可靠性分析中,能够有效地提高解的精度并增加收敛速度,寻优效果更优。