飞机翼身对接装配中的接头测量与评价技术

为了满足飞机机身与机翼对接装配的协调准确度要求,在对接装配前一般需要采用翼身接头精加工程序.为了保证加工过程的安全性并及时反馈加工质量信息,提出一种飞机数字化总装配时的翼身接头测量与评价方法.在专用数控加工中心的主轴上安装三坐标测量头,使之具有精密测量与数控加工一体化功能.在翼身接头测量过程中,数控机床和机身调姿工装的运动由系统主控计算机协调.基于测量数据预处理的结果,自动建立所有翼身接头的参数化模型.根据装配工艺的要求,进行各翼身接头的加工过程仿真、加工余量评价以及精加工检验,保证精加工的质量和安全性.分析精加工过程可能存在的问题,并给出相应的评价模型与指标.应用结果表明,该方法能实现机身与机翼之间的准确对接与协调互换.     

大型飞机总装配中支撑点设计分析技术

当采用多个数控定位器对飞机机身进行支撑和定位时,由于重力载荷等因素的影响,机身会产生变形,而机身的变形可能导致装配过程中对机身制造和装配准确度的误判.为了保障飞机的整机装配质量,需要给出合理的机身支撑点数量和位置.根据某大型飞机的全机对接装配问题,建立机身的有限元模型,研究了不同支撑条件下飞机的变形性态,分析了定位器的数量、布局以及工艺接头的安装位置等因素对机身变形的影响,结果表明：当机身姿态角度参数由0°变化到10°时,机身测量点平均误差值由0.641 0 mm变为0.910 0 mm,而测量点最大误差值变化并不明显;当工艺接头安装角度由 0°变化到15°时,机身测量点平均误差值由0.910 0 mm变为1.216 2 mm,测量点最大误差值由2.803 4 mm变为3.122 9 mm;机身分别采用三点支撑（1、2号支撑框位）,四点支撑（1、3号支撑框位）和六点支撑时,测量点平均位置误差分别为1.567 6、0.690 0、0.458 1 mm,测量点最大空间位置误差分别为2.738 8、1.228 1、0.874 9 mm,根据计算结果和机身装配工艺要求,最终确定机身采用六点支撑.     

飞机翼身交点精加工通信系统设计与集成技术

针对飞机翼身交点精加工现场协调与监控不便,过多的人工参与会带来较大的风险和不确定性问题,为了消除机身、机翼制造与装配误差,提高自身制造准确度及翼身协调准确度,提出基于西门子SINUMERIK 840D数控系统的飞机翼身交点精加工通信系统的设计与集成方法.结合现场飞机数字化装配系统配置及翼身交点孔精加工工艺流程,有效集成数控加工技术及数字化孔/面测量技术,开发了数控机床状态监控、精加工任务管理和站位管理等功能.将可加工性评价、交点孔/面精加工和精加工检验等环节有机结合,实现了精加工过程的自动化集成.通过实际机型精加工应用验证,该软件系统满足实际工程需要.     

等基圆锥齿轮齿面仿真加工

等基圆锥齿轮具有良好的承载能力和啮合性能,为了实现该种齿轮的精加工,基于其基本成形原理,在UG中对齿轮副进行建模,通过UG的CAM模块仿真加工等基圆锥齿轮:生成加工用球头铣刀模型,规划了走刀路径和切削区域,生成加工刀轨和数控加工代码.将生成的数控代码导入数控雕刻机导入到数控雕刻机中,使用球头铣刀对等基圆锥齿轮进行精加工,结果表明,刀轨路径的规划、数控代码和刀具模型均正确,进一步验证了该种齿轮数控加工的可行性,为等基圆锥齿轮的实际加工提供了实例.     

基于序列二次规划算法的定位器坐标快速标定方法

针对飞机数字化装配系统中可移动数控定位器坐标标架的标定问题,提出一种基于序列二次规划(SQP)优化算法的快速标定方法.在定位器上预设标记点,以设备处于零点位置时标记点在设备坐标系下的位置为理论位置,标记设备坐标标架.采用奇异值分解法求解标记点实测与理论坐标偏差的最小二乘模型,进行零位标定.针对定位器移位复位操作所致标记点偏移的情况,利用SQP优化算法计算定位器坐标标架.对零位标定及快速标定实例结果进行对比分析,结果表明,快速标定可减少激光跟踪仪的测量次数,有效避免转站误差,在提高标定效率的同时确保定位器定位精度高达0.05mm,满足了大型飞机数字化装配中定位系统的高精度要求.     

基于分布式惯导测量的机翼弹性形变算法

飞机在飞行过程中产生的机翼弹性形变难以预测,对此,提出了一种基于分布式惯性导航的机翼形变测量方法. 首先,根据机翼的模态信息及理论模型利用粒子群算法对机翼上的关键测试点进行了布局优化研究;其次,提出了一种相对运动惯性导航解算方法,建立相对惯性导航误差估计的联邦卡尔曼滤波模型,实现了各节点在机翼挠曲变形下的实时对准,并通过联立多子节点的位姿信息描述机翼形变;最后,设计了机翼加载实验,并验证了该算法的精度及有效性. 结果表明,机翼形变测量的三维位置误差与姿态误差均得到了改善,说明该方法具有较高的估计精度并在动态环境中有较好的形变监控能力.     

大型轧机机架的精加工

精加工超大型轧机机架,要考虑工件装夹变形、温度变化、应力变形等诸多因素。随着首件轧机机架精加工在我公司的完成,数控龙门铣、数控镗铣机及数控天桥铣已成为我公司进行大型轧机机架精加工的关键设备。介绍利用数控龙门铣、镗铣机等大型数控机床进行大型轧机机架精加工的基本工艺思路。     

25米数控双柱移动立式铣车床

齐重数控装备股份有限公司成功研制出世界最大的25米数控双柱移动立式铣车床。该铣车床的最大加工直径为25米。最大加工高度为6米．最大加工工件重量达550吨．主要用于大型盾构机、石油平台上大型回转类零件的粗、精加工。     

基于实测数据的翼身交点接头干涉检测方法

针对飞机翼身对接过程中,叉耳式交点接头因装配变形而发生干涉的问题,提出基于关键点距离检测的装配干涉判断方法.根据对接前叉耳接头上的现场实测数据,计算接头在装配坐标系下的位姿并建立耳型接头和叉型接头的坐标变换关系,通过投影方法计算并归纳出接头的距离极值点,求出叉耳接头间最小距离.综合考察各个叉耳接头处的最小距离,判断干涉情况,提出在多种叉耳接头布局方式下的机翼位姿调整方案.该方法将三维距离问题转化为有限个点的检测问题,能够快速实现在任意机翼位姿下的翼身对接干涉检测和机翼位姿修正.仿真验证结果表明该方法的有效性.     

低阻常规布局客机巡航阻力特性研究

对常规布局客机与机翼相关的减阻措施进行研究,通过减阻改善飞机性能。主要通过有层流流动机翼减小摩阻和弱激波机翼减小波阻,在机翼表面前缘维持一段层流区以减小摩阻,机翼剖面压力分布由中部顺压梯度区域向后缘逆压梯度区域和缓过渡形成弱激波减小激波阻力;机翼机身结合处加机身腹部整流增加结合处流速,减弱机翼机身结合处的附面层堆积,改善阻力性能;融合式翼梢小翼降低翼尖诱导阻力,研究小翼外形参数对降低诱导阻力、纵向力矩、偏航力矩的影响,得出降低翼尖诱导阻力效果好、力矩合适的翼梢小翼模型。由于翼身整流对机翼内翼段下表面的压力分布有显著影响,翼梢小翼会对翼尖的流动有重要影响,因此进行单方面的减阻是不可取的,需对与机翼相关的3种减阻措施进行一体化减阻设计研究,并对相应的减阻量进行评估,为常规布局类客机的减阻设计提供参考。通过对上述减阻措施的评估分析达到了减小阻力、提高常规布局客机巡航因子,改善飞机巡航性能的效果。     

适用于三段大部件对接的柔性装配平台设计与优化

针对飞机数字化装配系统要求具有充分柔性的问题,提出一种能同时满足3种不同机型的柔性装配平台,主要内容包括：根据3种不同机型工艺接头的安装位置,采用六块机身移动平台进行支撑的布局方案,并优化移动平台的外形尺寸;对移动平台进行结构设计,并采用有限元分析得到平台的应力分布、承载变形和振动模态;使用拓扑优化工具找寻与移动平台载荷匹配的加强筋分布,通过对比分析得到一种新的加强筋分布形式.该平台通过简单的配置可以适用于结构尺寸相近的不同飞机共平台装配,且工作稳定可靠,具有充分的柔性．     

柔性支撑下的Stewart平台速度控制

针对大射电望远镜中舱索系统与Stewart平台存在强动力耦合特点,研究了柔性支撑下的Stewart平台位姿跟踪问题．将两系统的动力学耦合视为对Stewart平台的未知外扰,通过利用高增益状态观测器,提出了柔性支撑下Stewart平台速度控制方法．数值仿真表明该方法有效地抑制了两系统间的动力耦合影响,提高了Stewart平台的扫描精度．     

Dynamic modeling and analysis of 3-RRS parallel manipulator with flexible links

The dynamic modeling and solution of the 3-(R)RS spatial parallel manipulators with flexible links were investigated. Firstly, a new model of spatial flexible beam element was proposed, and the dynamic equations of elements and branches of the parallel manipulator were derived. Secondly, according to the kinematic coupling relationship between the moving platform and flexible links, the kinematic constraints of the flexible parallel manipulator were proposed. Thirdly, using the kinematic constraint equations and dynamic model of the moving platform, the overall system dynamic equations of the parallel manipulator were obtained by assembling the dynamic equations of branches. Furthermore, a few commonly used effective solutions of second-order differential equation system with variable coefficients were discussed. Newmark numerical method was used to solve the dynamic equations of the flexible parallel manipulator. Finally, the dynamic responses of the moving platform and driving torques of the 3-RRS parallel mechanism with flexible links were analyzed through numerical simulation. The results provide important information for analysis of dynamic performance, dynamics optimization design, dynamic simulation and control of the 3-RRS flexible parallel manipulator.     

基于动态滑模的微定位平台轨迹跟踪控制

音圈电机驱动的微定位平台作为高精密度运动平台,被广泛应用于精密加工、微机电等领域. 针对音圈电机驱动的微定位平台的高精度平稳跟踪控制问题,结合归一法和理论建模的参数建立具有参数不确定性的二阶微分方程数学模型,以柔性机构实际位移作为输入,平台控制率作输出;鉴于模型参数不确定的特点,通过建立误差的二阶滑模面,提出基于动态滑模的微定位平台跟踪控制,通过李雅普诺夫稳定性理论获得系统稳定的结论. 通过平台试验对比分析提出的控制算法,结果表明提出的动态滑模控制算法在保证较小抖振的前提下,都能完成轨迹跟踪,跟踪精度比传统滑模提高13.4%和4%,且跟踪更平稳,具有良好的工程前景.     

一种低复杂度的正六边形星座信号的解调算法

针对正六边形星座调制信号(HSC)解调算法未达最优,提出了一种基于非正交矢量投影的HSC低复杂度解调算法. 在典型正六边形星座结构的基础上,分析计算了正六边形信号矢量的投影系数和算法的运算复杂度,研究了噪声对接收信号的影响,并结合高斯-勒让德数值分析方法给出了信噪比门限. 结果表明,该解调算法正确运行的复杂度约为基向量投影解调算法的30%.     

Hamilton系统的鲁棒自适应控制及在航天器中的应用

针对带有参数不确定性和受外干扰影响的多输入多输出Hamilton系统的跟踪控制问题,提出一种基于动态逆和扩张状态观测器的鲁棒自适应控制方法,保证系统具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。首先,针对标称模型设计了基于动态逆方法的控制器,然后采用基于投影算子的自适应律和扩张状态观测器,分别对系统中的不确定参数和外干扰进行估计和补偿,同时,采取动态补偿器降低执行器饱和对控制性能的影响。最后,将控制方案应用于航天器姿态控制系统中,仿真实验结果表明了方法的有效性。     

确定柔性机器人主动控制力的一种新算法

提出一种计算柔性机器人铰上主动控制力的程式化方法，在已知柔性机器人铰上运动学规律的前提下求产生这种规律的主劝控制规律通常需先通过求解系统动力学正总是俐到部件变形规律，然后通过动力学逆问题得到。本文在不破坏原方程程式化的形式的前提下将原动力学方程转化为另一种等价的程式化形式将上述两个过程合并在一起求解，减化了计算步骤，并提高了计算效率。     

Research and Development of an Embedded Numerical Control System

This paper puts forward a new scheme of Embedded Numerical Control System based on ARM and DSP, which is at the base of research on traditional numerical control system and embedded technology. And the paper also describes the development of hardware and software platform. All the development and realization are based on the idea of module design. The embedded numerical control system, using ARM and DSP to construct the main control platform, realizes the real-time operation of system and improves the stability and reliability with the modular designing ideas of hardware and software and with the support of embedded real-time operating system (uc/os-II). And the system could realize the multi-network supporting, which is also accord with the development of modularization, flexibility and latticing of numerical control system.     

基于欧拉方程的一种机翼气动弹性计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常欧拉方程，采用无限插值理论生成O－H型代数网格，考虑了机翼变形时的网格生成问题，通过与气动力方程的联立求解，在时间域内用二阶龙－库塔方法求解机翼弹性运动方程。计算结果表明，本计算方法具有较高的计算效率，所计算的颤振临界速度与风洞实验一致。     

基于升力线理论的风力机气动性能分析方法

为了提高风力机气动载荷的三维计算能力与计算稳定性,采用螺旋尾涡升力线模型来研究叶片气动性能参数.通过对附着涡分布、控制点的诱导速度以及迭代法求解算法等问题进行研究和分析,计算了风力机的各项气动性能参数,并建立了基于螺旋尾涡升力线模型的水平轴风力机风轮气动性能数值分析算法.在FORTRAN平台中创建了分析程序,计算了风力机的气动载荷并与传统叶素动量理论进行了对比.结果表明,所开发的数值计算模型具有较高的计算能力与计算稳定性.