飛機(jī)發(fā)動機(jī)數(shù)字化對接安裝工藝的思考

摘 要：隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了航空領(lǐng)域中，大大提升了飛機(jī)發(fā)動機(jī)裝配工作的精準(zhǔn)性和便捷性。基于此，本文首先簡單闡述了傳統(tǒng)飛機(jī)發(fā)動機(jī)安裝工藝的程序，并由此對比說明了新時代下數(shù)字化對接安裝工藝的優(yōu)勢所在。其后，圍繞激光跟蹤測量系統(tǒng)、脈動生產(chǎn)線集成管理系統(tǒng)、數(shù)字化安裝平臺三個部分，重點(diǎn)分析了飛機(jī)發(fā)動機(jī)數(shù)字化對接安裝工藝的具體組成部分。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；發(fā)動機(jī)安裝工藝；激光跟蹤儀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.054

0 引言

發(fā)動機(jī)的對接安裝，是飛機(jī)整體裝配工序的最末端環(huán)節(jié)，其安裝效果直接影響到飛機(jī)整體的動力性能和運(yùn)行安全。在當(dāng)前，我國雖已躍居成為世界上僅有五個能獨(dú)立研制飛機(jī)發(fā)動機(jī)的國家之一，但在發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)領(lǐng)域，尚處于較為落后的地位之中。據(jù)此，我們有必要對數(shù)字化對接這一發(fā)動機(jī)安裝的新工藝進(jìn)行分析研究。

1 飛機(jī)發(fā)動機(jī)數(shù)字化對接安裝工藝的優(yōu)勢所在

在傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)安裝過程中，安裝人員的工作環(huán)節(jié)主要分為以下幾個步驟：第一步，將安裝車推行至汽車尾部的發(fā)動機(jī)對接處，此事安裝人員需要依據(jù)既往工作經(jīng)驗(yàn)，以目測的方式將安裝車與飛機(jī)軸線調(diào)整至同一水平高度；第二步，搖動安裝車上的手搖把手，進(jìn)一步將安裝車升至適宜高度；第三步，利用起吊設(shè)備將發(fā)動機(jī)裝置在安裝車上，并進(jìn)行人工固定；第四步，安裝人員通過人力，將固定有安裝車的發(fā)動機(jī)向前推進(jìn)，至發(fā)動機(jī)上方掛點(diǎn)與安裝軌道相吻合。如果契合度存在問題，安裝人員須重新通過第一、二步驟進(jìn)行方位校準(zhǔn)；第五步，搖動安裝車上的手輪，把發(fā)動機(jī)緩緩?fù)迫腼w機(jī)上的軌道艙內(nèi)。此時，為了保證發(fā)動機(jī)順利安裝，安裝人員需要隨動調(diào)整發(fā)動機(jī)進(jìn)入狀態(tài)，一直到發(fā)動機(jī)完全推行至艙內(nèi)；第六步，對發(fā)動機(jī)的所有安裝點(diǎn)進(jìn)行人工固定，并撤除安裝車[1]。

從以上安裝工藝的步驟中我們可以看出，其工作形式緩慢、笨重，且具有很強(qiáng)的人工主觀特性，致使發(fā)動機(jī)與安裝位很難達(dá)到完全契合。相比之下，數(shù)字化對接安裝工藝通過激光測量的方式，能精準(zhǔn)地確地發(fā)動機(jī)的安裝高度，省去了傳統(tǒng)環(huán)節(jié)第一、二、五步的繁瑣內(nèi)容。此外，基于數(shù)控的工作原理，發(fā)動機(jī)位置的調(diào)試、推進(jìn)等環(huán)節(jié)都是由系統(tǒng)控制機(jī)械裝置完成的，大大降低了減輕安裝人員的工作強(qiáng)度和工作壓力，同時也降低了發(fā)動機(jī)安裝的人力成本。

2 飛機(jī)發(fā)動機(jī)數(shù)字化對接安裝工藝的具體組成部分

2.1 激光跟蹤測量系統(tǒng)

激光跟蹤測量系統(tǒng)（下稱激光系統(tǒng)）即以T-Cam、T-Probe等激光跟蹤儀為基礎(chǔ)，聯(lián)合控制器、定位器、反應(yīng)器等設(shè)備組成的信息化測量系統(tǒng)。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，激光系統(tǒng)會通過直線擬合、橢圓擬合、投影等多種測量方式和計算方式，提供給使用者由點(diǎn)至線、由線至面的全方位、多角度測量參數(shù)。從技術(shù)原理上講，激光系統(tǒng)以測量儀發(fā)出的激光照射測量對象，根據(jù)由目標(biāo)對象反饋回來的光學(xué)信號及其與標(biāo)準(zhǔn)光軸間的偏差角度，推算出與測量對象之間的實(shí)際距離，并由此控制和調(diào)整測量系統(tǒng)指向目標(biāo)方向。

作為數(shù)字化對接安裝工藝中的第一環(huán)節(jié)，激光系統(tǒng)與集成管理系統(tǒng)可以達(dá)成實(shí)時的數(shù)據(jù)連接，當(dāng)收到管理系統(tǒng)發(fā)出的工作指令后，激光系統(tǒng)便會根據(jù)要求對飛機(jī)上的發(fā)動機(jī)導(dǎo)軌進(jìn)行自動測量。當(dāng)尋找到合適的安裝角度后，激光系統(tǒng)就會自動將測量結(jié)果發(fā)送到集成管理系統(tǒng)當(dāng)中；當(dāng)測量受到干擾或偏離值過大時，激光系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，提升安裝人員進(jìn)行人工干預(yù)，以此提交出精準(zhǔn)的測量結(jié)果，為接下來發(fā)動機(jī)安裝姿態(tài)的實(shí)際調(diào)整提供方向數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2 脈動生產(chǎn)線集成管理系統(tǒng)

脈動生產(chǎn)線集成管理系統(tǒng)在數(shù)字化對接安裝工藝當(dāng)中，起到中樞控制的作用。簡而言之，這一系統(tǒng)的主要功能就是通過具體的任務(wù)要求，對其他安裝環(huán)節(jié)的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督、協(xié)調(diào)和管理，以此引導(dǎo)發(fā)動機(jī)安裝工作高效率、高質(zhì)量完成。當(dāng)集成管理系統(tǒng)受到激光系統(tǒng)發(fā)回的測量數(shù)據(jù)后，就會結(jié)合預(yù)設(shè)好的安裝標(biāo)準(zhǔn)對當(dāng)前信息進(jìn)行分析，繼而操控對接安裝平臺調(diào)整發(fā)動機(jī)的方位和姿態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)位置狀態(tài)負(fù)荷后續(xù)對接工作的安裝要求。在操作這一系統(tǒng)時，安裝人員需要對系統(tǒng)端的人機(jī)交互界面進(jìn)行監(jiān)控，以第一時間接收到各系統(tǒng)上傳的異常情況報告，并根據(jù)實(shí)際安裝需要介入一定的人工控制行為。

2.3 發(fā)動機(jī)數(shù)字化安裝平臺

如果說集成管理系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)安裝工藝的大腦，激光系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)安裝的眼睛，那么發(fā)動機(jī)數(shù)字化安裝平臺就是進(jìn)行實(shí)際安裝行為的雙手。這一發(fā)動機(jī)安裝平臺在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)安裝車的基礎(chǔ)上，增設(shè)了電力驅(qū)動的鏈條傳動裝置，在提高發(fā)動機(jī)對接精準(zhǔn)度的同時，能有效地降低安裝人員的人工操作強(qiáng)度。其安裝步驟如下：

第一步，將發(fā)動機(jī)吊裝至平臺上的調(diào)資區(qū)域內(nèi)，并進(jìn)行固定；第二步，由激光系統(tǒng)與集成管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)合作，計算出當(dāng)前發(fā)動機(jī)姿態(tài)的具體數(shù)據(jù)；第三步，集成管理平臺依據(jù)計算結(jié)果，操控平臺上的機(jī)械調(diào)資裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)方位變化；第四步，安裝人員按動平臺上的驅(qū)動按鈕，依托傳動裝置推進(jìn)飛機(jī)發(fā)動機(jī)，當(dāng)發(fā)動機(jī)與飛機(jī)軌道艙內(nèi)壁縫隙較小時，轉(zhuǎn)為手搖式緩慢推進(jìn)，直至發(fā)動機(jī)完全推入安裝位置；第五步，對發(fā)動機(jī)的六個安裝點(diǎn)進(jìn)行固定后，操作集成管理系統(tǒng)向下方系統(tǒng)發(fā)送結(jié)束指令，控制各系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，操作結(jié)束[2]。

3 總結(jié)

綜上所述，應(yīng)用數(shù)字化對接安裝工藝，是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)發(fā)動機(jī)裝配工作由繁瑣向簡單、由傳統(tǒng)向先進(jìn)發(fā)展的必要途徑。由本文分析可知，通過激光系統(tǒng)、集成管理系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)數(shù)字化安裝平臺三方的協(xié)調(diào)合作，能有效構(gòu)建出數(shù)字化的安裝工藝體系。這一安裝工藝有效地摒棄了傳統(tǒng)人工安裝中出現(xiàn)的校準(zhǔn)難、反復(fù)性強(qiáng)、人力消耗大等弊端問題，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)發(fā)動機(jī)裝配工作的自動化、精準(zhǔn)化，對我國發(fā)動機(jī)裝配技術(shù)發(fā)展具有重要的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洋，謝曦鵬.飛機(jī)發(fā)動機(jī)數(shù)字化對接安裝工藝研究[J].裝備制造技術(shù)，2013（09）：90-92.

[2]魏曉彪.大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)安裝方法及裝備研究[D].浙江大學(xué)，2015.

作者簡介：祁琳斐（1996-），男，內(nèi)蒙古武川人，成飛校園俱樂部活動部部長，飛行器動力工程專業(yè)。endprint