尚 文

（中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西西安 710065）

0 引言

近年來，我國飛機(jī)型號研制水平不斷提升，軍、民機(jī)新型號的立項保持著強(qiáng)勁勢頭，代表了我國高端裝備制造的最高水平。在飛機(jī)研制5 大環(huán)節(jié)（設(shè)計、制造、裝配、試驗、試飛）中，裝配和試驗作為承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工程質(zhì)量水平直接影響到后續(xù)的試飛運行安全和設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)，作為裝配和試驗項目質(zhì)量的基本保障要素，照明設(shè)備的運行能力起著至關(guān)重要的作用[1]。

1 飛機(jī)裝配和試驗對照明設(shè)備的要求

飛機(jī)的裝配項目（特別是總裝項目）是一項多專業(yè)、多工種、多作業(yè)面、技術(shù)多元融合、工藝要求嚴(yán)苛的大型系統(tǒng)工程。在飛機(jī)裝配作業(yè)現(xiàn)場，頻繁出現(xiàn)受限空間多崗位交叉作業(yè)的情況，同時又要嚴(yán)格保證裝配精度和結(jié)構(gòu)功能實現(xiàn)程度，照明設(shè)備的安裝位置應(yīng)保證作業(yè)區(qū)域全覆蓋，照明設(shè)備的照度應(yīng)滿足裝配精度和誤差的辨識，照明廣度應(yīng)符合檢驗要求，同時應(yīng)盡可能消除直射反光和眩光等不利影響，營造出有利于視覺工作的舒適光照環(huán)境，進(jìn)而符合作業(yè)指導(dǎo)書及工藝規(guī)范中的具體技術(shù)要求和指標(biāo)確定[2，5]。

飛機(jī)地面試驗是通過試驗裝置對飛機(jī)結(jié)構(gòu)施加力載荷以此真實模擬飛行狀態(tài)下的起落、平飛及各種轉(zhuǎn)向科目，其中一項重要試驗任務(wù)是對試驗過程中正常萌生的裂紋進(jìn)行檢測和監(jiān)測。無損檢測人員根據(jù)特定周期對飛機(jī)進(jìn)行全覆蓋的目視檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋并進(jìn)行初始無損檢測后需要安裝監(jiān)控設(shè)備對其進(jìn)行24 h 不間斷監(jiān)控，定期的裂紋檢測需要照明設(shè)備實現(xiàn)全覆蓋并且具備不低于精密裝配的照度要求，而針對萌生裂紋的持續(xù)性監(jiān)控對眩光和視覺舒適度提出更高的技術(shù)要求[3-4]。

2 傳統(tǒng)照明設(shè)備的問題分析

傳統(tǒng)的照明設(shè)備逐漸無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化框架、多點交叉作業(yè)的需求，同時特殊部位的照度和廣度不能滿足作業(yè)指導(dǎo)書和工藝規(guī)范的要求，尤其是以機(jī)身水平面及機(jī)翼下壁板的作業(yè)區(qū)域的空間限制，照明設(shè)備的布置受到客觀環(huán)境的制約。

以往飛機(jī)裝配廠及地面試驗單位通常采用直接在工程框架結(jié)構(gòu)上鉆孔安裝LED 的方式進(jìn)行照明。然而由于裝配和試驗工程框架結(jié)構(gòu)通常未將照明需求充分考慮進(jìn)設(shè)計要素體系，加之部分安裝布置點距飛機(jī)的裝配區(qū)域或無損檢測、檢測考核面較遠(yuǎn)，個別部位甚至存在干涉的情況，同時安裝鉆孔面厚度的閾值范圍較大，造成了兩種不利情況的產(chǎn)生：第一，部分作業(yè)區(qū)域或考核區(qū)域未覆蓋或照度不滿足要求；第二，由于照射距離和方向的調(diào)節(jié)受到限制采取了疊加的照明組合，對資源和能源造成了浪費。綜上所述，傳統(tǒng)的照明設(shè)備對飛機(jī)裝配、試驗及實施過程的現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生諸多不利影響。

3 設(shè)備的優(yōu)化需求與概念設(shè)計

基于現(xiàn)場勘查分析，欲實現(xiàn)照明設(shè)備的運行能力滿足飛機(jī)裝配、地面試驗的任務(wù)要求，作業(yè)區(qū)域的光照度、光照廣度，光源的入射角度、照射路徑，安裝精度等要素作為照明設(shè)備考慮的設(shè)計關(guān)鍵要素。通過現(xiàn)場實地調(diào)研兩個首飛后飛機(jī)型號項目的試驗裝置總系統(tǒng)及某新研制飛機(jī)型號的總裝項目現(xiàn)場，依據(jù)試驗任務(wù)書及裝配指導(dǎo)書，結(jié)合工程框架的空間結(jié)構(gòu)與預(yù)留間距提出7 項該照明設(shè)備的設(shè)計特性：

（1）以目標(biāo)作業(yè)（考核）區(qū)域選定支持點位及LED 型號。

（2）個性化設(shè)計覆蓋3 個維度，立體空間覆蓋無盲區(qū)。

（3）安裝通用性強(qiáng)，可接受較大閾值區(qū)域固定面厚度。

（4）對非功能性結(jié)構(gòu)分段優(yōu)化，在總系統(tǒng)中占用空間維度小，穩(wěn)定性強(qiáng)。

（5）根據(jù)光照度、光照廣度的技術(shù)要求按照設(shè)定路徑區(qū)間對距離和入射角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（6）具備同時固定、引導(dǎo)線纜的結(jié)構(gòu)功能。

（7）推出3 種可組合式的結(jié)構(gòu)型號，可實現(xiàn)任何工程框架結(jié)構(gòu)和任務(wù)要求。

基于裝配和試驗工程特點及照明設(shè)備的設(shè)計特性，形成如下設(shè)計原則：

（1）該設(shè)備能夠滿足無損檢測目視檢查的照度要求，滿足裝配時，各工種的誤差控制要求。

（2）該設(shè)備各個部件、組件的功能明確、作用突出，材料強(qiáng)度和剛度能承受可能遇到的最大沖擊載荷。

（3）在技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計原則的基礎(chǔ)上控制經(jīng)濟(jì)成本，選材及制造工藝上避免浪費或工序過剩。

（4）充分考慮照明設(shè)備和工程框架結(jié)構(gòu)的裝配方式和安裝精度。

（5）該設(shè)備應(yīng)具備良好的安全、可靠、環(huán)境適應(yīng)性。

（6）該設(shè)備集成應(yīng)綜合考慮照明要求，最大限度減小設(shè)備外輪廓尺寸，結(jié)構(gòu)簡約、輕巧。

通過綜合考慮特殊環(huán)境的特點和設(shè)計原則，制定出照明設(shè)備主要核心部件的制造方案如下：

（1）可調(diào)式燈源承載結(jié)構(gòu)：雙面承載設(shè)計既能承受較大的壓力和拉力，通過水平可調(diào)式旋鈕實現(xiàn)照明設(shè)備的水平位移調(diào)試，采用滑軌式光角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)0～60°無極可調(diào)，可以有效地滿足不同的作業(yè)曲面及動態(tài)變化中的照明任務(wù)。

（2）雙向壓緊結(jié)構(gòu)：F 形1Cr18Ni9 的壓板結(jié)構(gòu)，通過壓緊沉頭螺釘固定在橫梁、斜梁或立柱梁的雙向外沿上，擰緊并緊貼固定到位，壓緊沉頭螺釘之間可通過襯套片連接以起到防松動的效果，以最大限度減輕裝配過程中交叉作業(yè)所引起的碰撞和振動沖擊。

（3）連接結(jié)構(gòu)：連接支持組件由非標(biāo)設(shè)計、支座專業(yè)工藝支座，以此連接無間隙壓緊結(jié)構(gòu)和可調(diào)式燈源承載結(jié)構(gòu)，同時在滿足承載垂向載荷的基礎(chǔ)上，對照明設(shè)備線纜進(jìn)行約束。

（4）LED 照明裝置：選用照度和尺寸符合現(xiàn)場勘查技術(shù)要求的專用型號，針對不同考核范圍使用不同照度的型號。

4 設(shè)計實現(xiàn)與工程應(yīng)用效果

對我國新研制某型民機(jī)總裝配項目及某大型軍機(jī)型號全機(jī)地面試驗工程（疲勞試驗項目）更換并應(yīng)用靶向多維度照明設(shè)備，分別布置1279 和1332 組LED 照明裝置，比傳統(tǒng)照明設(shè)備分別節(jié)省了314 及411 組LED 裝置，減少了近20%的能耗，同時經(jīng)過照度計的檢測，裝配作業(yè)區(qū)域平均光照度在830 xl，疲勞試驗飛機(jī)蒙皮表面的平均光照度在890 xl，且實現(xiàn)了光照廣度全覆蓋。進(jìn)而對比前序照明設(shè)備的安裝布置作業(yè)情況，同樣的運行安裝班組，縮短了17 d 的安裝周期，通過近半年的工程應(yīng)用已取得了預(yù)期效果，獲得了技術(shù)、管理、施工人員的各方認(rèn)可。