一種翼型試驗油箱優化設計方法
【專利摘要】本發明涉及飛機翼盒試驗油箱設計，特別涉及一種翼型試驗油箱優化設計方法，以至少解決目前的翼型試驗油箱制造工藝復雜、制造成本高的問題。優化設計給出優化設計約束和優化目標，以此優化設計的試驗油箱以經濟的材料，常規可靠的焊接工藝實現試驗油箱的制造，保證油箱整體經濟性和適用性；通過試驗油箱肋和梁構件數控精細加工和精準安裝定位，保證試驗油箱內型及模擬真實度；以油箱壁板分割和外部加強均位于肋處為優化約束，以試驗油箱重量為優化目標，再通過試驗油箱外部加強件與安裝連接件一體化優化設計，保證試驗油箱的安全可靠、重量輕；設計維護口、觀測口、測試口的優化設計，提高了油箱的使用性從而間接性的提高試驗油箱的價值。
【專利說明】
一種翼型試驗油箱優化設計方法
技術領域
[0001]本發明涉及飛機翼盒試驗油箱設計，特別涉及一種翼型試驗油箱優化設計方法。
【背景技術】
[0002]商用和軍用運輸機、戰斗機機翼翼盒通常為飛機燃油箱，飛機燃油系統研制中常常需要模擬翼盒油箱試驗油箱來進行原理性試驗和相關驗證性試驗。傳統的翼型試驗油箱設計是借用飛機翼盒結構設計、材料、制造工藝，再按試驗油箱安裝、試驗設備接口進行局部協調性設計。
[0003]上述試驗油箱的設計方式其缺點為:試驗油箱必須在飛機翼盒結構設計完成后才能進行，且必須采用與飛機翼盒結構相同的材料和制造工藝才能完成，使得制造工藝復雜，制造成本高，特別是試驗油箱的設計節點推后，無法實現飛機燃油系統相關試驗驗證及檢查，不能充分消除系統研制風險。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供了一種翼型試驗油箱優化設計方法，以至少解決目前的翼型試驗油箱制造工藝復雜、制造成本高的問題。
[0005]本發明的技術方案是:
[0006]—種翼型試驗油箱優化設計方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、在飛機翼盒設計成熟度達到要求后，以肋、梁為試驗油箱內型的控制構件，以焊接工藝作為連接和油箱密封的基礎工藝；
[0008]步驟二、在CATIA軟件的基礎上，以預定板材的厚度規格為優化約束條件，對所述試驗油箱的主承力構件進行優化設計;其中預定板材通常選擇為3個類型，例如選擇為4毫米、5毫米以及8毫米中的一種;主承力構件包括試驗油箱的肋、梁以及壁板的厚度；
[0009]步驟三、以肋位為優化約束條件，以所述試驗油箱重量最小為優化目標，對所述試驗油箱上下壁板分界位置以及所述試驗油箱外部加強和固定連接件的數量進行優化設計；
[0010]步驟四、對所述試驗油箱進行維護開孔，以及對所述試驗油箱的附件安裝口和測試設備接口進行設計；
[0011]步驟五、通過常用的校核技術，對通過步驟一至步驟四進行優化設計后的所述試驗油箱的強度和剛度進行校核，并判斷所述試驗油箱的強度和剛度是否滿足設計要求;如果滿足，則完成設計；否則，返回步驟二至步驟四，進行重新優化設計，其中，重新優化設計包括對步驟二至步驟四中的優化條件進行改變。
[0012]可選地，在所述步驟五中的所述試驗油箱的強度和剛度滿足設計要求之后，還包括:
[0013]步驟六、對所述試驗油箱的標識、安裝測量點、人機功效以及防腐功能進行設計。
[0014]可選地，所述步驟二中的主承力構件包括肋、梁以及壁板的厚度。
[0015]發明效果:
[0016]本發明的翼型試驗油箱優化設計方法，使得試驗油箱設計流程清晰、約束充分、優化目標易達，可以與飛機機翼平行設計，保證了試驗油箱的相似度、試驗進度，在研制關鍵的早期化解系統風險，保證經濟和安全。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明翼型試驗油箱優化設計方法的流程圖；
[0018]圖2是本發明翼型試驗油箱的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
[0020]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。
[0021]下面結合附圖1至圖2對本發明翼型試驗油箱優化設計方法做進一步詳細說明。
[0022]本發明提供了一種翼型試驗油箱優化設計方法，包括如下步驟:
[0023]S101、根據飛機布局和機翼打樣設計，評估機翼翼盒尺寸、載油量、復雜度等元素，確定試驗油箱的設計原則；
[0024]其設計原則為:若翼盒尺寸大，載油量多、較為復雜，燃油系統需要試驗、驗證內容龐大，試驗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油箱制造。
[0025]本發明是通過焊接工藝保證試驗油箱能完成高質量密封裝配，選擇焊接質量優良的鋼材滿足強度和焊接要求;試驗油箱肋、梁采用數控加工的精細制造和精準定位安裝的試驗油箱內型控制；油箱上下壁板采用預壓成型的工藝;試驗油箱肋、梁按位置布置固定后，油箱上下壁板與肋、梁切合焊接，再通過上下壁板長桁來加強保型，油箱內部通過與機翼油箱平行設計或后期內型添加物設置來提高油箱內型相似度。
[0026]通過分析機翼打樣設計成熟度，主要構件成熟度若確定，則可應用于試驗油箱油箱的主構件設計，其它可根據機翼整體油箱平行設計和后期補充；以此確定試驗油箱的總體設計方案。
[0027]S102、以飛機翼盒中的肋、梁為加強、開孔位置和尺寸為試驗油箱肋、梁等確定參數，再以預定板材的厚度規格為優化約束條件，以試驗油箱重量最小為優化目標(優選在CATIA軟件的基礎上進行)，對試驗油箱的主承力構件進行優化設計，從而完成第一輪優化設計，以此保證試驗油箱滿足強度、剛度基礎上，降低制造工藝復雜度，提高油箱可靠性和經濟性;其中預定板材通常選擇為3個類型，例如選擇為4毫米、5毫米以及8毫米中的一種；主承力構件包括如圖2中所示的試驗油箱的肋1、梁2以及壁板3(上、下壁板3)的厚度等。
[0028]S103、按板材規格以油箱肋位為接線劃分試驗油箱梁，上、下壁板分界，保證試驗油箱梁及壁板分界線最小;再以肋位為優化約束條件，以試驗油箱重量最小為優化目標，對試驗油箱上下壁板分界位置以及試驗油箱外部加強和固定連接件的數量進行第二輪的優化設計，確定試驗油箱外部加強數量及連接固定件數量。
[0029]S104、根據試驗油箱制造、運輸、安裝、測試、維護的要求等，對試驗油箱進行維護開孔，以及對試驗油箱的附件安裝口和測試設備接口進行設計。
[0030]S105、根據試驗油箱設計及焊縫布置等，通過常用的校核技術，對通過步驟一至步驟四進行優化設計后的試驗油箱的強度和剛度進行校核，并判斷所述試驗油箱的強度和剛度是否滿足設計要求;如果滿足，則完成設計;否則，返回步驟二至步驟四，進行重新優化設計。其中，重新優化設計包括對步驟二至步驟四中的優化條件進行改變，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)。并給出試驗油箱強度和剛度校核分析結論。
[0031]本發明的翼型試驗油箱優化設計方法中，在步驟五中的試驗油箱的強度和剛度滿足設計要求之后，還包括:
[0032]S106、根據試驗油箱使用、防腐、系統安裝、調試、使用等要求，對試驗油箱的標識、安裝測量點、人機功效以及防腐功能進行設計;最后通過CATIA軟件輸出設計文件及CATIA模型，給出優化設計的結果。
[0033]焊接式翼型試驗油箱用來模擬飛機翼盒油箱，供飛機燃油系統地面模擬試驗，驗證飛機燃油系統在典型工況下的是否安全、可靠的工作，是飛機研制中重要的工作內容，減小試飛風險，節約研制經費。
[0034]本發明的翼型試驗油箱優化設計方法中，給出焊接式翼型試驗油箱的優化設計約束和優化目標，以此優化設計的試驗油箱以經濟的材料，常規可靠的焊接工藝實現試驗油箱的制造，保證油箱整體經濟性和適用性;通過試驗油箱肋和梁構件數控精細加工和精準安裝定位，保證試驗油箱內型及模擬真實度；以油箱壁板分割和外部加強均位于肋處為優化約束，以試驗油箱重量為優化目標，再通過試驗油箱外部加強件與安裝連接件一體化優化設計，保證試驗油箱的安全可靠、重量輕;設計維護口、觀測口、測試口的優化設計，提高了油箱的使用性從而間接性的提高試驗油箱的價值。
[0035]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種翼型試驗油箱優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、以肋、梁為試驗油箱內型的控制構件，以焊接工藝作為連接和油箱密封的基礎工藝； 步驟二、以預定板材的厚度規格為優化約束條件，對所述試驗油箱的主承力構件進行優化設計； 步驟三、以肋位為優化約束條件，以所述試驗油箱重量最小為優化目標，對所述試驗油箱上下壁板分界位置以及所述試驗油箱外部加強和固定連接件的數量進行優化設計； 步驟四、對所述試驗油箱進行維護開孔，以及對所述試驗油箱的附件安裝口和測試設備接口進行設計； 步驟五、對通過步驟一至步驟四進行優化設計后的所述試驗油箱的強度和剛度進行校核，并判斷所述試驗油箱的強度和剛度是否滿足設計要求;如果滿足，則完成設計;否則，返回步驟二至步驟四，進行重新優化設計。2.根據權利要求1所述的翼型試驗油箱優化設計方法，其特征在于，在所述步驟五中的所述試驗油箱的強度和剛度滿足設計要求之后，還包括: 步驟六、對所述試驗油箱的標識、安裝測量點、人機功效以及防腐功能進行設計。3.根據權利要求1所述的翼型試驗油箱優化設計方法，其特征在于，所述步驟二中的主承力構件包括肋、梁以及壁板的厚度。
【文檔編號】G06F17/50GK106096090SQ201610374315
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】羅景鋒, 任恒英, 牛量, 劉斌
【申請人】中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所