一種飛機質量分布計算方法
【專利摘要】本發明提供了基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法，屬于飛機重量工程領域。其特征在于，第一，計算需求分析，第二，原始數據采集，第三，分類計算，第四，數據匯總，得到完整全機質量分布數據。其有益效果是：實現了飛機質量分布計算分析的數字化工程應用；相對傳統方法大幅提升了計算精度和計算效率；計算結果不依賴于工程師的工程應用經驗，減少了人為因素對計算數據影響。
【專利說明】一種飛機質量分布計算方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法，屬于飛機重量工程領域。
【背景技術】
[0002]把連續的飛機質量，按照相關的技術要求，以所在的幾何位置為依據，分割成若干個小區間，然后求出每個小區間的質量特性(包括重量、重心、轉動慣量)，由這些離散小區間的質量特性所構成的飛機質量分布狀態，稱為飛機的質量分布。
[0003]質量分布數據是飛機設計中多個領域的重要原始設計依據，不同類型飛機的研制過程中，都需要對質量分布特性開展詳細的計算分析工作。
[0004]長期以來，我國的飛行器設計，關于質量分布分析一直采用水平較低的手工或半手工的方法來實現。延續使用的傳統方法區間劃分粗糙、無法實現雙向網格切分等弊端，已嚴重不適用于目前數字化環境下全新的飛機正向設計流程的質量分布分析工作；同時，我所承擔了多型飛機的研制任務，原有手段已無法應對多型號、多任務并行開展的復雜局面；另外，三維數字化設計具有快速、準確、實時交互等特點，面對信息量大、復雜度高的三維模型，傳統的質量分布計算方法在工程周期上也無法滿足研制進度。
[0005]三維數字化技術的發展為飛機重量工程研制帶來了革命性的進步與發展，目前已出現了基于數字化的飛機質量分布分析工具。任何工程的良好開展都必須擁有合理、正確的工作方法。因此，建立基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法，將先進的數字化工具真正的應用于質量分布分析，是飛機重量工程研制的一個重要發展方向。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是:提供基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法，可快速、準確的實現全機質量分布計算工作，并對飛機全壽命周期內全部質量分布計算數據實現實時提取與管理。一舉解決了以往質量分布分析工作精度差、效率低、周期長、實時性差等問題。
[0007]本發明的技術方案是:一種飛機質量分布計算方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0008]第一，計算需求分析:明確質量分布計算所對應的飛機狀態、質量分布切分網格的劃分和集中質量/均布質量判別標準；
[0009]第二，原始數據采集:針對實體模型零件，獲取其模型信息與裝配關系；針對非實體模型或模型信息不完整的零件，獲取其質量信息；
[0010]第三，分類計算:根據型號飛機研制的具體需求建立平面切分網格，分別進行均布質量與集中質量的計算；
[0011]第四，數據匯總:匯總均布質量、集中質量、固定載荷、可用燃油和外掛武器等的質量數據，得到完整全機質量分布數據。
[0012]本發明的優點是:
[0013]I)實現了飛機質量分布計算分析的數字化工程應用；
[0014]2)相對傳統方法，大幅提升了計算精度和計算效率；
[0015]3)計算結果不依賴于工程師的工程應用經驗，減少了人為因素對計算數據影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖1是基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法工作步驟
[0017]附圖2是某型飛機強度計算狀態質量組成
[0018]附圖3是某型飛機質量分布切分網格示意圖
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法工作步驟見附圖1。I)計算需求分析
[0020]a)飛機狀態:強度計算狀態，質量組成見附圖2 ；
[0021]b)切分網格:按照有限元模型的節點建立；
[0022]c)集中質量處理方式:單獨提供質量特性；
[0023]d)均布質量處理方式:按照網格進行切分計算與質量分配；
[0024]e)坐標系:采用飛機重心計算的空間直角坐標系。
[0025]2)原始數據采集:
[0026]全機零件可分為實體模型與非實體模型，通過不同方式進行原始數據采集:
[0027]a)實體模型:從LCA端服務器發送至CATIA系統，將實體模型與裝配關系一并保存；
[0028]b)非實體模型:利用CATIA/LCA環境的質量特性屬性報表功能，提取非實體模型的質量信息，作為原始數據。
[0029]3)分類計算:
[0030]a)建立切分網格:使用基于三維切分的飛機質量分析系統，導入需求專業提供的有限元模型節點坐標數據，建立質量分布切分網格，并檢查網格正確性。切分網格示意圖見附圖3;
[0031]b)均布質量計算:利用已建立好的切分網格，使用分析系統，直接對均布質量進行切分計算，并將質量分配至網格節點；
[0032]c)集中質量計算:按照約定的集中質量處理方式，直接提供集中質量的質量數據，不參與切分計算。
[0033]4)計算數據匯總
[0034]全部計算完成后進行數據匯總:
[0035]a)按部件網格合并相應均布質量計算結果，得到各部件的均布質量數據；
[0036]b)結合集中質量、固定載荷、可用燃油、外掛武器等質量特性，得到完整的強度計算狀態全機質量分布數據。
[0037]5)對比分析
[0038]與CATIA/LCA環境的質量特性屬性報表得到的飛機質量數據對比，分析質量分布計算數據的準確性，找出可能存在的誤差并分析誤差原因。
[0039]6)計算數據輸出
[0040]將準確、完整的質量分布計算數據提供給需求專業，作為其設計依據。
[0041]綜上，采用基于三維數字化技術的飛機質量分布計算方法，對某型飛機強度計算狀態全機質量分布的計算全部完成。經分析，某型飛機進行質量分布計算的誤差率不超過
0.5%，工作周期較以往大幅提高。機身部件均布質量計算數據示例見表1，全機質量分布數據匯總示例見表2。
【權利要求】
1.一種飛機質量分布計算方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一，計算需求分析:明確質量分布計算所對應的飛機狀態、質量分布切分網格的劃分和集中質量/均布質量判別標準； 第二，原始數據采集:針對實體模型零件，獲取其模型信息與裝配關系；針對非實體模型或模型信息不完整的零件，獲取其質量信息； 第三，分類計算:根據型號飛機研制的具體需求建立平面切分網格，分別進行均布質量與集中質量的計算； 第四，數據匯總:匯總均布質量、集中質量、固定載荷、可用燃油和外掛武器等的質量數據，得到完整全機質量分布數據。
2.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的飛機狀態是指飛機強度計算狀態，即以最大載荷系數和最小載荷系數作機動飛行所允許的飛機最大飛行重量。
3.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的切分網格是指質量分布計算需要將連續的飛機質量，按照相關的技術要求分配到若干個區間內，這些區間就是質量分布計算的切分網格。
4.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的集中質量是指一些質量較大、安裝位置相對集中的機載設備，如雷達、航炮等。
5.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的均布質量是指除集中質量之外的其它全部構件，如機體結構、系統管路等。
6.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的實體模型指零件的三維模型能夠真實體現零件的質量信息、位置信息、材料屬性、加工方式等全部物理屬性。
7.根據權利要求1所述的飛機質量分布計算方法，其特征在于，所述步驟一中的非實體模型是指與實體模型零件相比，無三維模型，或者模型不能夠真實體現零件的全部物理屬性的零件。
【文檔編號】G06F17/50GK104166756SQ201410367213
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】李挺, 林鵬, 楊凱, 張研 申請人:中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所