飞机大部件姿态调整关键技术研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaronlonghao
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飞机装配作为飞机制造过程中最重要的环节之一,其装配质量在很大程度上决定了飞机的性能和寿命,而机身与机翼同为飞机的关键大部件之一,保证其装配精度以及飞机整机外形准确度是飞机装配追求的目标。目前,我国飞机装配技术相比国外还不够成熟,部分传统的装配方法至今仍在沿用,数字化装配程度较低,使得飞机大部件的装配精度和装配质量难以保证,严重的减缓了我国航空制造业前进的脚步。因此如何有效的提升飞机大部件的调姿精度和飞机装配质量是我国航空工业面临的关键难题之一。本文以飞机大部件姿态调整关键技术为研究对象,主要从机翼支撑布局优化、机翼调姿基准点布局优化以及机翼与机身的位姿精度优化等三个方面进行了系统的分析,并开展了以下研究工作:对机翼与工艺接头的结构进行了简要介绍,阐述了机翼变形的主要原因及其变形控制思想,然后建立了梁工件与桁架在定位元件支撑下的有限元模型,并通过梁工件和桁架弯曲变形理论验证了有限元模型的有效性。最后在上述基础上,针对机翼的支撑布局方案建立了三维有限元模型。通过结合混合均匀试验设计与有限元方法获取了不同工艺接头支撑参数与机翼变形的训练样本,然后带入神经网络进行训练,利用神经网络强大的非线性映射能力,创建机翼变形预测模型,然后又以机翼对接面关键点的变形量最小为优化目标,建立机翼支撑布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。由最后的计算结果得出了神经网络的预测结果与对应有限元仿真结果之间的相对误差均在12%以下,并求解得到了机翼最小变形及其对应的工艺接头支撑参数,减少了机翼变形对后续调姿产生的影响。在机翼装配时,机翼的当前位姿及其变形情况可通过机翼上布设的调姿基准点来表述,不同的调姿基准点集所表达的机翼位姿精度和机翼变形并不相同。本文在仅考虑机翼自身重力影响因素的情况下,建立了以费希尔信息矩阵行列式最大值为目标的调姿基准点布局优化模型及其优化求解技术,对调姿基准点的位置和数量进行优化。最后从一系列初始基准点集中得到了符合约束条件的最佳调姿基准点集,该点集能够包含更多的机翼变形信息,因此更有利于提升机翼的调姿精度。为了更好的提升机翼与机身的位姿解算精度,提高对接质量,本文构建了基于误差评定法的位姿调整参数误差模型,并利用模拟退火遗传算法结合该优化模型求解出了机翼与机身的最佳位姿调整参数,将最佳位姿调整参数对应的基准点坐标偏差与翼身调姿试验得到的基准点坐标偏差进行比较。结果表明,该方法求出的基准点位姿调整参数具有较高的精度,最终在此基础上实现了翼身对接。
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