面向刚度精确性的飞机气动弹性模型制造方法

A composite scale-model with structure similarity(referred to as CSM)is a kind of advanced aeroelastic model of aircraft. The wind tunnel test of scale-model ask the proportion of the scale-model's stiffness to the original aircraft structure must keep in a certain value. Because the CSM is very complex in its structure and materials. So there are a lot of influence factors to the stiffness accuracy of CSM. Such as the engineering assumption error in design, the geometric error in manufacturing, the mechanical properties dispersion and variability of the composites, and the additional stiffness error in assembly. So if to manufacture the CSM only rely on geometric tolerance, the accuracy of CSM is easy to meet the geometric requirments but very diffecult to the stiffness requirments. This project proposed a new two-stage manufacturing methods for CSM, which is includes initial and correcting manufacturing. The research contents include:the analysis of the stiffness error constitution and forming law of CSM, the stiffness tolerance design methods from whole CSM stiffness accuracy to parts', the control strategy and process optimization for CSM manufacturing on the constraints of stiffness accuracy, and the correcting method and process for the stiffness errors of CSM. Then to establish the CSM manufacuturing method with the goal of stiffness accuracy. And to be forming an accuracy to performance aimed manufacturing theory for complex product, which act as an important complement to modern manufacturing theory. The research will also improve the advanced aero-elastic scale-model manufacturing for aircraft wind tunnel test.

由复合材料制成的结构相似模型是一种先进的飞机气动弹性模型形式，其刚度必须与原飞机具有精确的比例关系。由于模型产品结构和材料构成复杂，其刚度受到设计中工程假设误差和制造中几何误差与复材分散性、时变性误差以及附加刚度误差影响，造成仅按照设计几何公差进行制造的模型产品，尽管可以满足几何精度要求，但刚度无法达到设计要求的精确程度。本项目提出了包括初始制造和修正制造的两段式模型产品制造方法，通过分析模型产品刚度误差的构成和形成规律，研究模型产品刚度精确性约束下的零部件刚度精度设计方法、模型及零部件的刚度基本偏差与刚度允差协同作用下的制造过程控制策略与工艺优化方法以及模型产品刚度误差的修正补偿方法与技术，结合试验研究，建立飞机复合材料气动弹性模型的刚度特征精确制造技术，形成以性能精确性为目标的复杂产品制造理论，构成对现代制造理论与技术的重要补充，为我国飞机风洞试验提供先进的模型制造技术支撑。

由复合材料制成的结构相似模型是一种先进的飞机气动弹性模型形式，其刚度必须与原飞机具有精确的比例关系。由于模型产品结构和材料构成复杂，其刚度受到设计中工程假设误差和制造中几何误差与复材分散性、时变性误差以及附加刚度误差影响，造成仅按照设计几何公差进行制造的模型产品，尽管可以满足几何精度要求，但刚度无法达到设计要求的精确程度。本项目提出了包括初始制造和修正制造两部分的渐进式模型产品制造方法，通过分析模型产品刚度误差的构成和形成规律，研究模型产品刚度精确性约束下的零部件刚度精度设计方法、模型及零部件的刚度基本偏差与刚度允差协同作用下的制造过程控制策略与工艺优化方法以及模型产品刚度误差的修正补偿方法与技术，结合试验研究，建立飞机复合材料气动弹性模型的刚度特征精确制造技术，形成以性能精确性为目标的复杂产品制造理论，构成对现代制造理论与技术的重要补充，为我国飞机风洞试验提供先进的模型制造技术支撑。. 该项目的主要研究内容包括：复合材料结构的刚度误差溯源及形成规律探究；复合材料气动弹性模型产品及其零部件的刚度精度设计方法；确定了较为成熟的复合材料模型成型工艺路线；针对复合材料模型高精度修正步骤的优化求解。. 根据目前的研究成果，已形成了一套复合材料结构相似模型的制造方法路线，在经过模型的低精度初始制造及高精度修正制造步骤之后，模型的刚度性能精度即可满足制造要求，可以用于相应的风洞试验。