飞机大部件数字化对接关键技术分析

飞机大部件数字化对接关键技术分析

淡琳尧

( 中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司 陕西 723200 ）

摘要：随着我国经济发展，我国对于飞机的使用频率逐渐提高，而飞机大部件数字化对接也大大提高了飞机在总装过程当中的整体效率和整体质量。从柔性化、自动化和数字化等多方面提升了飞机在总装过程当中的整体特性。使得飞机在对接过程当中的效率不断提高，对接精密性也不断完善。本文将基于对接系统总体布局，来分析在对接过程当中大部件的对接姿态和精确测量集成控制等方式对大部件数字化对接技术的影响，切实完善飞机大部件数字化对接的关键技术，以保障飞机在组装对接的过程当中能够以高效、高质量的技术进行。

关键词：飞机大部件；数字化；对接；技术；分析；

引言

在飞机装配过程当中，数字化对接技术是重中之重。以集成控制系统、定位器、测量系统为集合装置的大部件作为对接技术的主要基础，以技术为保障，切实进行飞机大部件精准对接工作。该项技术突破了飞机传统的对接方式，将信息技术产业融入在飞机组装对接的过程当中，实现自动化数字化。从我国目前飞机装配的现状来看，我国飞机大部件数字化取得的成果是较为显著的，但在某些方面还存在提升空间，需要进一步优化该项技术，以提升我国飞机对接技术能力。

一、对接系统总体布局

1. 分散式对接系统

以千斤顶式的定位器作为基础，将定位器与机体进行连接，这就需要技术的支持才能完成。使定位器能够在X、Y、Z 3个轴上进行自由移动，并通过多台定位器联动来实现对接。多台机器联动能够及时调整存在误差指数，以此来保证飞机大部件对接过程当中的严密性和精准性，以分散式对接系统来完成对接技术，能够切实的由散至整实现飞机的对接。

2. 整体托架式对接系统

整体托架式对接系统的定位器与机体之间并不相连。将定位器与托架进行连接，依托电机驱动托架调整飞机大部件各部分的位置，这种方式更加便利于生产。并且在此过程当中，由于受力均匀对各部件的外部形态影响较小。

二、调整大部件对接姿态

将定位器与控制软件进行连接，大部件位置不甚精密时可由定位器和控制软件相互配合，进行细节调整。并通过数字化的精确测量，来判定移动位置和移动距离。并在多轴数控系统的帮助下，使大部件能够依托各部分的联合运动，使其调至精确位置，从而能够更完善的进行对接。姿态的调整使对接流程更为顺畅。以数字化测量系统配合定位器进行飞机大部件对接，并灵活使用坐标轴进行位置设定，并将旋转编码器配置在伺服电机当中，以此来提高定位的精准性能。

三、对接数字化测量及精确定位

在飞机数字化对接过程当中，利用激光跟踪仪进行配合，使自动定位器与数字化测量系统更好地配合，将其作为飞机大数据对接的基础。利用数字化测量系统接收信号，实现精准定位。在此过程当中，利用工业以太网实现设备之间的通信，当对接系统接收到相应信号后，通过系统内部进行信息处理，以此来实现实时监测各部件实时位置的目的。需要将监测得出来的计算位置与理论位置进行对比，将位置之间的误差通过数据系统传输给操控系统，切实保障零误差的进行大部件对接，这对于飞机数字化的大部件对接起到至关重要的作用，能够进一步的提高飞机部件对接的精准性，提高工作效率和对接的严密性。

四、对接过程的集成控制

飞机大部件对接过程当中，集成控制是至关重要的，需要通过集成控制系统对其过程进行精密操控。该系统主要是集合测量系统接口模块、模拟仿真模块、数据库模块为基础，实现的集成体系，以保障信息接收顺畅。并且能够针对飞机大部件进行实时位置确定，以进行细微调控，以保证对接位置精密准确。

五、对接系统定位精度

影响对接系统定位精度（t）的因素包括测量系统测量误差（t₁）、定位器系统运动误差（t₂）、大部件变形修正误差（t₃）以及算法模型误差（t₄）。因此，在进行对接工程时，需要着重对上述几种问题进行严密的精算与测量，通过力反馈控制和带浮动轴等措施，来提高对接系统定位精度。

可采取t＝√t₁²+t₂²+t₃²+t₄²公式进行精度计算。

六、安全防护设计

1. 负载裕度设计

飞机对接过程是需要各个部件与各个部件之间相吻合对接的过程，所以需要部件自身具有一定强度、刚度和承受冲击的能力。在设计过程当中，利用有限元设计进行负载裕度设计的计算，并通过相应的负载试验进行检测，确定最终的负载裕度指数，来提高机器对接的安全性。

2. 硬件限位

对飞机大部件对接的整体过程进行严密设计，以硬件限位的方式来确保设备安全。将定位器运动轴的运动轨迹作为硬件限位的基础，通过行程开关的设计作进一步强化。当定位器沿定位轴的轨迹进行运行时，仪器运行到设置的极限位置，即能够启发自动停止装置，通过警报来进行提醒。并依托运动控制系统的智能装置来判断定位器的位置是否符合标准，以提高设备的安全性能。

3. 自适应设计

飞机大部件对接过程当中系统会产生一定的驱动力，致使大部件与定位器运动轴之间会出现时间误差，进而导致弹性形变。可以运用一定数量的浮动轴，来避免大部件出现弹性形变的问题，以提高对接过程的精密程度。

4. 人机工程设计及可靠性

飞机数字化对接工程与对接技术的实施离不开人工的操作与检验。采取模拟空载运行和负载运行等方式对系统进行检测，以此来做进一步的优化。

5. 工艺仿真验证

工艺仿真验证是指对飞机数字化对接过程进行模拟试验。将对接过程、定位器沿定位轴的移动轨迹、对接姿势都进行测试与检验。对不符合标准的部分做进一步优化，以提高飞机数字化对接的成功率。

结束语

综上所述，飞机大部件对接工程是及其复杂、精密、且严谨性要求极高的工作，需要从各个方面强化对接技术，不断加强各个数据计算的精准性与严密性。积极汲取国外先进经验，融入到飞机数字化对接工程当中，以完善目前的飞机大部件数字化对接技术，进一步强化我国飞机制造的工艺与水平。

参考文献

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[2] 许国康，高明辉，侯志霞，邹冀华，周万勇.飞机大部件数字化对接关键问题及应用分析[J].航空制造技术，2011，（22）.

[3] 刘继红，庞英仲，邹成.基于关键特征的飞机大部件对接位姿调整技术[J].计算机集成制造系统，2013，（5）.

姓名：淡琳尧，性别：男，民族：汉族 ，籍贯：陕西城固，出生年月：1992年5月4日，学历：大学本科，工作单位：中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司，职称：工程师。主要研究方向或者从事工作：飞机大部件对接, 邮编：723200