一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及飛機(jī)翼盒試驗(yàn)油箱設(shè)計(jì)，特別涉及一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以至少解決目前的翼型試驗(yàn)油箱制造工藝復(fù)雜、制造成本高的問(wèn)題。優(yōu)化設(shè)計(jì)給出優(yōu)化設(shè)計(jì)約束和優(yōu)化目標(biāo)，以此優(yōu)化設(shè)計(jì)的試驗(yàn)油箱以經(jīng)濟(jì)的材料，常規(guī)可靠的焊接工藝實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)油箱的制造，保證油箱整體經(jīng)濟(jì)性和適用性；通過(guò)試驗(yàn)油箱肋和梁構(gòu)件數(shù)控精細(xì)加工和精準(zhǔn)安裝定位，保證試驗(yàn)油箱內(nèi)型及模擬真實(shí)度；以油箱壁板分割和外部加強(qiáng)均位于肋處為優(yōu)化約束，以試驗(yàn)油箱重量為優(yōu)化目標(biāo)，再通過(guò)試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)件與安裝連接件一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證試驗(yàn)油箱的安全可靠、重量輕；設(shè)計(jì)維護(hù)口、觀測(cè)口、測(cè)試口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了油箱的使用性從而間接性的提高試驗(yàn)油箱的價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)翼盒試驗(yàn)油箱設(shè)計(jì)，特別涉及一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]商用和軍用運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼翼盒通常為飛機(jī)燃油箱，飛機(jī)燃油系統(tǒng)研制中常常需要模擬翼盒油箱試驗(yàn)油箱來(lái)進(jìn)行原理性試驗(yàn)和相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)。傳統(tǒng)的翼型試驗(yàn)油箱設(shè)計(jì)是借用飛機(jī)翼盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、制造工藝，再按試驗(yàn)油箱安裝、試驗(yàn)設(shè)備接口進(jìn)行局部協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)。
[0003]上述試驗(yàn)油箱的設(shè)計(jì)方式其缺點(diǎn)為:試驗(yàn)油箱必須在飛機(jī)翼盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后才能進(jìn)行，且必須采用與飛機(jī)翼盒結(jié)構(gòu)相同的材料和制造工藝才能完成，使得制造工藝復(fù)雜，制造成本高，特別是試驗(yàn)油箱的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)推后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)飛機(jī)燃油系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證及檢查，不能充分消除系統(tǒng)研制風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以至少解決目前的翼型試驗(yàn)油箱制造工藝復(fù)雜、制造成本高的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、在飛機(jī)翼盒設(shè)計(jì)成熟度達(dá)到要求后，以肋、梁為試驗(yàn)油箱內(nèi)型的控制構(gòu)件，以焊接工藝作為連接和油箱密封的基礎(chǔ)工藝；
[0008]步驟二、在CATIA軟件的基礎(chǔ)上，以預(yù)定板材的厚度規(guī)格為優(yōu)化約束條件，對(duì)所述試驗(yàn)油箱的主承力構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);其中預(yù)定板材通常選擇為3個(gè)類型，例如選擇為4毫米、5毫米以及8毫米中的一種;主承力構(gòu)件包括試驗(yàn)油箱的肋、梁以及壁板的厚度；
[0009]步驟三、以肋位為優(yōu)化約束條件，以所述試驗(yàn)油箱重量最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)所述試驗(yàn)油箱上下壁板分界位置以及所述試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)和固定連接件的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；
[0010]步驟四、對(duì)所述試驗(yàn)油箱進(jìn)行維護(hù)開孔，以及對(duì)所述試驗(yàn)油箱的附件安裝口和測(cè)試設(shè)備接口進(jìn)行設(shè)計(jì)；
[0011]步驟五、通過(guò)常用的校核技術(shù)，對(duì)通過(guò)步驟一至步驟四進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，并判斷所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求;如果滿足，則完成設(shè)計(jì)；否則，返回步驟二至步驟四，進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)包括對(duì)步驟二至步驟四中的優(yōu)化條件進(jìn)行改變。
[0012]可選地，在所述步驟五中的所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求之后，還包括:
[0013]步驟六、對(duì)所述試驗(yàn)油箱的標(biāo)識(shí)、安裝測(cè)量點(diǎn)、人機(jī)功效以及防腐功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0014]可選地，所述步驟二中的主承力構(gòu)件包括肋、梁以及壁板的厚度。
[0015]發(fā)明效果:
[0016]本發(fā)明的翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使得試驗(yàn)油箱設(shè)計(jì)流程清晰、約束充分、優(yōu)化目標(biāo)易達(dá)，可以與飛機(jī)機(jī)翼平行設(shè)計(jì)，保證了試驗(yàn)油箱的相似度、試驗(yàn)進(jìn)度，在研制關(guān)鍵的早期化解系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，保證經(jīng)濟(jì)和安全。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的流程圖；
[0018]圖2是本發(fā)明翼型試驗(yàn)油箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0021]下面結(jié)合附圖1至圖2對(duì)本發(fā)明翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]本發(fā)明提供了一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:
[0023]S101、根據(jù)飛機(jī)布局和機(jī)翼打樣設(shè)計(jì)，評(píng)估機(jī)翼翼盒尺寸、載油量、復(fù)雜度等元素，確定試驗(yàn)油箱的設(shè)計(jì)原則；
[0024]其設(shè)計(jì)原則為:若翼盒尺寸大，載油量多、較為復(fù)雜，燃油系統(tǒng)需要試驗(yàn)、驗(yàn)證內(nèi)容龐大，試驗(yàn)油箱還需要較高的相似度，則需要以成熟的制造工藝完成高可靠性的試驗(yàn)油箱制造。
[0025]本發(fā)明是通過(guò)焊接工藝保證試驗(yàn)油箱能完成高質(zhì)量密封裝配，選擇焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋼材滿足強(qiáng)度和焊接要求;試驗(yàn)油箱肋、梁采用數(shù)控加工的精細(xì)制造和精準(zhǔn)定位安裝的試驗(yàn)油箱內(nèi)型控制；油箱上下壁板采用預(yù)壓成型的工藝;試驗(yàn)油箱肋、梁按位置布置固定后，油箱上下壁板與肋、梁切合焊接，再通過(guò)上下壁板長(zhǎng)桁來(lái)加強(qiáng)保型，油箱內(nèi)部通過(guò)與機(jī)翼油箱平行設(shè)計(jì)或后期內(nèi)型添加物設(shè)置來(lái)提高油箱內(nèi)型相似度。
[0026]通過(guò)分析機(jī)翼打樣設(shè)計(jì)成熟度，主要構(gòu)件成熟度若確定，則可應(yīng)用于試驗(yàn)油箱油箱的主構(gòu)件設(shè)計(jì)，其它可根據(jù)機(jī)翼整體油箱平行設(shè)計(jì)和后期補(bǔ)充；以此確定試驗(yàn)油箱的總體設(shè)計(jì)方案。
[0027]S102、以飛機(jī)翼盒中的肋、梁為加強(qiáng)、開孔位置和尺寸為試驗(yàn)油箱肋、梁等確定參數(shù)，再以預(yù)定板材的厚度規(guī)格為優(yōu)化約束條件，以試驗(yàn)油箱重量最小為優(yōu)化目標(biāo)(優(yōu)選在CATIA軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行)，對(duì)試驗(yàn)油箱的主承力構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而完成第一輪優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此保證試驗(yàn)油箱滿足強(qiáng)度、剛度基礎(chǔ)上，降低制造工藝復(fù)雜度，提高油箱可靠性和經(jīng)濟(jì)性;其中預(yù)定板材通常選擇為3個(gè)類型，例如選擇為4毫米、5毫米以及8毫米中的一種；主承力構(gòu)件包括如圖2中所示的試驗(yàn)油箱的肋1、梁2以及壁板3(上、下壁板3)的厚度等。
[0028]S103、按板材規(guī)格以油箱肋位為接線劃分試驗(yàn)油箱梁，上、下壁板分界，保證試驗(yàn)油箱梁及壁板分界線最小;再以肋位為優(yōu)化約束條件，以試驗(yàn)油箱重量最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)試驗(yàn)油箱上下壁板分界位置以及試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)和固定連接件的數(shù)量進(jìn)行第二輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)數(shù)量及連接固定件數(shù)量。
[0029]S104、根據(jù)試驗(yàn)油箱制造、運(yùn)輸、安裝、測(cè)試、維護(hù)的要求等，對(duì)試驗(yàn)油箱進(jìn)行維護(hù)開孔，以及對(duì)試驗(yàn)油箱的附件安裝口和測(cè)試設(shè)備接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0030]S105、根據(jù)試驗(yàn)油箱設(shè)計(jì)及焊縫布置等，通過(guò)常用的校核技術(shù)，對(duì)通過(guò)步驟一至步驟四進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，并判斷所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求;如果滿足，則完成設(shè)計(jì);否則，返回步驟二至步驟四，進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)包括對(duì)步驟二至步驟四中的優(yōu)化條件進(jìn)行改變，例如將上述4毫米、5毫米以及8毫米依次換成5毫米、6毫米以及8毫等等)。并給出試驗(yàn)油箱強(qiáng)度和剛度校核分析結(jié)論。
[0031]本發(fā)明的翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中，在步驟五中的試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求之后，還包括:
[0032]S106、根據(jù)試驗(yàn)油箱使用、防腐、系統(tǒng)安裝、調(diào)試、使用等要求，對(duì)試驗(yàn)油箱的標(biāo)識(shí)、安裝測(cè)量點(diǎn)、人機(jī)功效以及防腐功能進(jìn)行設(shè)計(jì);最后通過(guò)CATIA軟件輸出設(shè)計(jì)文件及CATIA模型，給出優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。
[0033]焊接式翼型試驗(yàn)油箱用來(lái)模擬飛機(jī)翼盒油箱，供飛機(jī)燃油系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證飛機(jī)燃油系統(tǒng)在典型工況下的是否安全、可靠的工作，是飛機(jī)研制中重要的工作內(nèi)容，減小試飛風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)。
[0034]本發(fā)明的翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中，給出焊接式翼型試驗(yàn)油箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)約束和優(yōu)化目標(biāo)，以此優(yōu)化設(shè)計(jì)的試驗(yàn)油箱以經(jīng)濟(jì)的材料，常規(guī)可靠的焊接工藝實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)油箱的制造，保證油箱整體經(jīng)濟(jì)性和適用性;通過(guò)試驗(yàn)油箱肋和梁構(gòu)件數(shù)控精細(xì)加工和精準(zhǔn)安裝定位，保證試驗(yàn)油箱內(nèi)型及模擬真實(shí)度；以油箱壁板分割和外部加強(qiáng)均位于肋處為優(yōu)化約束，以試驗(yàn)油箱重量為優(yōu)化目標(biāo)，再通過(guò)試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)件與安裝連接件一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證試驗(yàn)油箱的安全可靠、重量輕;設(shè)計(jì)維護(hù)口、觀測(cè)口、測(cè)試口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了油箱的使用性從而間接性的提高試驗(yàn)油箱的價(jià)值。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、以肋、梁為試驗(yàn)油箱內(nèi)型的控制構(gòu)件，以焊接工藝作為連接和油箱密封的基礎(chǔ)工藝； 步驟二、以預(yù)定板材的厚度規(guī)格為優(yōu)化約束條件，對(duì)所述試驗(yàn)油箱的主承力構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； 步驟三、以肋位為優(yōu)化約束條件，以所述試驗(yàn)油箱重量最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)所述試驗(yàn)油箱上下壁板分界位置以及所述試驗(yàn)油箱外部加強(qiáng)和固定連接件的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； 步驟四、對(duì)所述試驗(yàn)油箱進(jìn)行維護(hù)開孔，以及對(duì)所述試驗(yàn)油箱的附件安裝口和測(cè)試設(shè)備接口進(jìn)行設(shè)計(jì)； 步驟五、對(duì)通過(guò)步驟一至步驟四進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后的所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，并判斷所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求;如果滿足，則完成設(shè)計(jì);否則，返回步驟二至步驟四，進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在所述步驟五中的所述試驗(yàn)油箱的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求之后，還包括: 步驟六、對(duì)所述試驗(yàn)油箱的標(biāo)識(shí)、安裝測(cè)量點(diǎn)、人機(jī)功效以及防腐功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型試驗(yàn)油箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟二中的主承力構(gòu)件包括肋、梁以及壁板的厚度。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106096090SQ201610374315
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】羅景鋒, 任恒英, 牛量, 劉斌
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所