徐兵

摘? 要：針對具體的模型開展相關(guān)的水平點的空間分布及其附近點的對齊結(jié)果分析，而后在實現(xiàn)多點作用的工況情形下對某支線客機(jī)的機(jī)翼變形測量開展相關(guān)的形變研究，通過實際的仿真有效實現(xiàn)其測量與仿真的對應(yīng)性，驗證了其整體機(jī)翼的各部分結(jié)果可靠性，為后續(xù)相關(guān)機(jī)型的機(jī)翼測量與分析提供實踐性案例。

關(guān)鍵詞：支線客機(jī);機(jī)翼變形;測量分析

中圖分類號：V214 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0040-03

Abstract： According to the specific model， the spatial distribution of horizontal points and the alignment results of nearby points are analyzed， and then the deformation measurement of the wing of a regional airliner is studied under the condition of multi-point action. Through the actual simulation， the correspondence between the measurement and simulation is effectively realized， and the reliability of the results of each part of the whole wing is verified， which provides a practical case for the wing measurement and analysis of the subsequent related aircraft.

Keywords： regional airliner; wing deformation; measurement and analysis

前言

航空工業(yè)作為國家重要的重大的科學(xué)項目越來越受到人們的關(guān)注，而實現(xiàn)好相關(guān)航空工業(yè)飛機(jī)整機(jī)以及部件的研發(fā)對于社會發(fā)展與國家的影響力都具有重要的指標(biāo)性意義。在此以某支線飛機(jī)的單翼開展形變測量分析也具有重要意義，為后相關(guān)飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計制造測試等過程提供可靠的理論基礎(chǔ)，故而需要對其機(jī)翼進(jìn)行大量的計算機(jī)模擬和仿真分析，不僅可以有效地加快相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)過程，同時也可以較大的減少相關(guān)研發(fā)試驗的費(fèi)用，為后續(xù)的飛行過程的機(jī)翼變形提供實時有效的理論分析前提，也為后續(xù)相關(guān)實際的生產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。在此國內(nèi)[1-5]目前雖然已經(jīng)開展了相關(guān)飛機(jī)部件的設(shè)計與測試工作，但因為飛機(jī)的復(fù)雜性與繁瑣性，在目前的相關(guān)研究中對于飛機(jī)的單翼變形測試手段仍然存在著一定的局限，尤其是關(guān)于飛機(jī)的機(jī)翼在運(yùn)行過程中對其本體的形變過程的相關(guān)檢測手段較為局限。在此以某支線客機(jī)的機(jī)翼變形測量為研究背景開展相關(guān)的機(jī)翼形變研究，為后期相關(guān)的機(jī)型研究與開發(fā)驗證奠定基礎(chǔ)。

1 項目背景分析

本實踐項目是對于某型飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行其相關(guān)的變形測量及分析。在此項目之中的某支線客機(jī)是我國自主設(shè)計、自主研發(fā)，以全新機(jī)制、全新管理模式、全面應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計-制造技術(shù)研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的支線噴氣飛機(jī)。在具體的實踐建設(shè)中需要根據(jù)其飛機(jī)的實際性能和情況對于各部件進(jìn)行分類化的設(shè)計與測試，其整個過程不僅要結(jié)合國內(nèi)的研發(fā)力量，更要開展廣泛的國際合作的模式，負(fù)責(zé)總體設(shè)計、系統(tǒng)集成、總裝。在實際的分析過程中因為其所包含的內(nèi)容較為繁雜，在此中尤以某支線客機(jī)的機(jī)翼變形量測試為研究的重點與難點，其機(jī)翼測量的有效性與穩(wěn)定性不僅事關(guān)與整機(jī)飛行的穩(wěn)定與安全，更為后續(xù)相關(guān)機(jī)型的機(jī)翼測量與分析提供實踐性案例。

2 工業(yè)形變測試分析

在關(guān)于某支線某架機(jī)的眾多的檢測內(nèi)容中，其因為受力與結(jié)構(gòu)的載荷分布不同，故而其各處的測試與檢測分析也會有著較大的差異。設(shè)計人員需要了解在極端情況下機(jī)翼的形變及對安全飛行的影響，以而確保其飛機(jī)在飛行過程的安全。該機(jī)型的測試區(qū)域為其飛機(jī)的左右機(jī)翼對稱位置，在整機(jī)的分析過程中其背景為飛機(jī)的機(jī)翼上下表面有其相對應(yīng)的蒙皮及鉚釘，其具體尺寸為長約10米，最寬處約3米，整個的有效面積為其總面積超過50平方米，在實際的測試中對于其具體的測試要求為其相關(guān)的3D掃描精度為其優(yōu)于0.05mm，對于其相互間的點間距小于10mm。在實踐的航空制造領(lǐng)域中，其相關(guān)的常用的激光跟蹤儀測量系統(tǒng)雖然精度和測距范圍往往都能滿足其相關(guān)的測試要求，但在測試過程中卻無法有效地避免相關(guān)工況下的震動的影響，在此課題的研究中主要采取的手段是結(jié)合對大型柔性曲面測量的經(jīng)驗以及攝影測量技術(shù)和3D掃描技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗來實現(xiàn)相關(guān)的測量過程，繼而進(jìn)一步制定了機(jī)翼變形測量實施方案。其具體針對該方案所使用的高精度工業(yè)攝影測量系統(tǒng)（其相對的測試精度為4μm+4μm/m）和移動式3D掃描儀系統(tǒng)（0.03mm/m），在測試中對于其相關(guān)的點云采集密度為1mm，繼而可以使得其相關(guān)的整體結(jié)構(gòu)精度可以被有效地控制在0.05mm以內(nèi)。在實踐項目的測試中由于攝影測量技術(shù)對震動免疫，故而在實際中首先應(yīng)該使用相關(guān)的攝影測量對其對應(yīng)的左右機(jī)翼進(jìn)行全局有效的高精度定位，并在測試中應(yīng)該不斷地矯正相關(guān)的測量水平基準(zhǔn)點，然后使用移動式3D掃描儀進(jìn)行局部掃描，自動拼接到全局控制網(wǎng)絡(luò)，最終得到機(jī)身坐標(biāo)系下的左右機(jī)翼指定區(qū)域的表面三維數(shù)據(jù)。使用3D點云及網(wǎng)格分析軟件，與機(jī)翼設(shè)計模型比對，提交變形分析報告，幫助設(shè)計師發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)翼的設(shè)計及保養(yǎng)措施，提高了飛機(jī)的整體安全性和穩(wěn)定性。

3 機(jī)翼外形檢測分析

3.1 機(jī)翼外形檢測過程

在實際的分析中需要針對其具體的機(jī)型進(jìn)行實踐性的案例分析。在機(jī)翼外形檢測分析中首先明確其對象為右翼盒表面，在修理工作完成后保持維修時的頂升狀態(tài)而進(jìn)行相關(guān)的額外形測量作業(yè)。其所使用的設(shè)備為V-STARS INCA4系統(tǒng)和與之相結(jié)合的三維外形掃描設(shè)備。其所測量的范圍包括有：右翼盒上、下表面、且前以及后梁之間，其下圖1為右外翼理論曲面俯視圖，其還包括了前后梁軸線以及肋平面位置的示意圖。

經(jīng)過測試之后可得其相關(guān)的數(shù)字化外形信息的空間精度不低于0.05mm。如果以點云或點集等離散形式采樣和記錄，其相關(guān)的點距不應(yīng)該大于10mm。在測量中基于維修時的頂升狀態(tài)默契保持相關(guān)測試點的水平性的前提下符合其相關(guān)的測量高差要求，在此過程中可以對其相關(guān)的測量點的水平性定位基準(zhǔn)，同時參閱相關(guān)的手冊鏡像位置的確定。在測量之后需要將其掃描結(jié)果與其理論上的外形進(jìn)行相互對比，繼而可以有效地判讀翼盒表面的外形偏離。在進(jìn)行分析外形偏離的狀況，如果發(fā)現(xiàn)其相關(guān)機(jī)翼自重影響會導(dǎo)致飛機(jī)頂升姿態(tài)和理論外形上存在外形上的偏移，在實際的處理中可以將相關(guān)的測量數(shù)據(jù)與理論上的外形分段進(jìn)行擬合，其具體的操作方法為將其兩條或者三條肋的展向范圍為一段，進(jìn)而可以逼近理論外形定位后進(jìn)行局部對比，以而減小自重變形所帶來的誤差。

3.2 工業(yè)測試手段與過程分析

在此次中需要進(jìn)行工業(yè)化的測試分析，其首先是對于機(jī)翼的三個水平的測試點進(jìn)行理論坐標(biāo)值的坐標(biāo)對齊，通過相關(guān)專業(yè)的三維空間分析軟件進(jìn)行擬合，其主要的參數(shù)結(jié)果包括有：最大誤差、RMS誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差誤差等。其具體的基準(zhǔn)點對齊擬合過程如圖2所示。

通過上述三維空間分析軟件精確計算，有效地實現(xiàn)了對于多點測量數(shù)據(jù)的精確對齊，為后續(xù)的相關(guān)結(jié)果分析奠定了相關(guān)分析基礎(chǔ)，其擬合結(jié)果主要是以空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)數(shù)值參量為基礎(chǔ)的數(shù)值顯示，得到了其三個水平點的理論坐標(biāo)值、實測坐標(biāo)值、理論與實測的三維空間上的各方向的方向差值以及理論與實測的三維空間上的綜合差值等。

3.3 形變結(jié)果分析

結(jié)合三維空間分析軟件的應(yīng)用，針對具體模型水平點的空間分布及其附近點的對齊結(jié)果進(jìn)行其多點作用的工況情形分析，這樣可以有效地實現(xiàn)其關(guān)于機(jī)翼的受力情況分解，最終對于整個飛機(jī)機(jī)翼的受力作用分析，為后續(xù)設(shè)計提供基礎(chǔ)性的理論受力情況圖解。

通過分析得知在該飛機(jī)機(jī)翼的三個測試點相對于其支撐點其受力的情況雖然會有所不同，但是其各部分載荷相對于支撐點都數(shù)值較小，這也符合實際情況說明了仿真的正確性。其對于三個水平點的對其結(jié)果可知其水平點2的緊密性是最強(qiáng)的，其次是水平點3，最后是水平點1。連續(xù)曲面對比云圖如圖3所示。

根據(jù)其相關(guān)的工況的作用，相關(guān)的機(jī)翼變化對比云圖結(jié)果如上圖3所示，發(fā)現(xiàn)形變較大部位位于其飛機(jī)機(jī)翼的翼尾部分，通過以上圖3的云圖顏色分布可知其相關(guān)的變形范圍與其部位很清楚的實現(xiàn)了顯示，對比其上圖3（a）同步也可以得到相關(guān)機(jī)翼的安全或者可靠部位正如上圖3（b）。通過實際的仿真有效實現(xiàn)其測量與仿真的對應(yīng)性，驗證了其整體機(jī)翼的各部分結(jié)果可靠性。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)的新技術(shù)與新方法不斷地應(yīng)用于各個行業(yè)的各項建設(shè)中，尤其航空工業(yè)作為一個國家的重要科技指標(biāo)，實現(xiàn)其相關(guān)飛機(jī)部件的建設(shè)與測試對其整個科技行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，在此以某支線客機(jī)的機(jī)翼變形測量展開分析，通過具體的實踐案例并結(jié)合計算機(jī)的有效仿真繼而最終實現(xiàn)了其相關(guān)飛機(jī)機(jī)翼部位的測量與仿真的對應(yīng)的可靠性，通過實踐性的案例驗證了該方法下相關(guān)部位結(jié)果，其為后期相關(guān)的機(jī)型研究與開發(fā)驗證奠定基礎(chǔ)。

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