CN108733882A - 一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法 - Google Patents

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胡坚勇
潘亮
何伟锋
金富贵
康红雷
刘建方
庞红丽
吴鹏
黄锦殿
郭军
袁洁
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Abstract

本发明公开了一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，首先在发动机数字样机上进行导管三维模装布局设计，建立发动机所有导管的三维模型；然后从每个导管三维模型中提取相邻直线段间的交点坐标；利用空间解析几何和空间坐标变换方法计算出每个导管的“YBC”折弯数据，根据每个导管的“YBC”折弯数据表进行导管样件制作生产。本发明方法不需要反复取样确认，提高了发动机装配工作效率，缩短了发动机交付周期，实现了发动机导管布局和生产的最优化。

Description

一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法
技术领域
本发明涉及一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，属于氢氧火箭发动机设计领域。
背景技术
氢氧发动机导管布局及生产的传统流程是：确定导管规格零件配套→在发动机总装车间现场根据发动机实物布局情况制作初始导管样件→在导管制造车间依据初始导管样件的折弯尺寸制作导管试件→返回发动机总装车间在发动机上试装导管试件并进行排校→将排校试装合格的导管试件经三方(设计、发动机总装车间、导管车间)确认定为正式导管样件→导管车间依据正式样件批量制造导管交付发动机总装。
这一过程中间周转环节多、流程复杂，尤其是导管数量较多时，需要多次反复调整确认，使导管取样周期(一般大于2周)占据了发动机装配周期的较大比重，影响发动机交付进度。并且手工取样的导管布局往往不能准确实现设计的最终意图，无法实现导管布局最优化。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，不需要反复取样确认，提高了发动机装配工作效率，缩短了发动机交付周期，实现了发动机导管布局和生产的最优化。
本发明的技术解决方案是：一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，包括如下步骤：
(1)在发动机数字样机上进行导管三维模装布局设计，建立发动机所有导管的三维模型；
(2)在每个导管三维模型中，沿导管中心线提取相邻直线段间的交点坐标；
(3)利用空间解析几何和空间坐标变换方法计算出每个导管的“YBC”折弯数据，其中Y＝{Y1，Y2，…，Yi，…，Yn}，Yi为导管第i次折弯前需往前送出的直线段yi的长度；B＝{B1，B2，…，Bi，…，Bn}，Bi为导管第i次折弯操作完成后，将导管以送出方向为轴逆时针旋转的角度；C＝{C1，C2，…，Ci，…，Cn}，Ci为第i次折弯后的导管与剩余导管之间的夹角；
(4)根据每个导管的“YBC”折弯数据表进行导管样件制作生产。
所述步骤(3)中，计算Ci的方法如下：
(2.1)以直线段yi和yi+1的交点为原点，以直线段yi+1为Y’轴，垂直于直线段yi+1且指向直线段yi和yi‐1交点的直线为X’轴，按右手规则建立空间直角坐标系X’Y’Z’；所述直线段之间的交点均指位于导管中心线上的交点；
(2.2)将三维模型坐标系XYZ下的坐标转换为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标；
(2.3)Ci满足：
(li，mi，ni)为直线段yi的方向向量，(li+1，mi+1，ni+1)为直线段yi+1的方向向量。
所述步骤(3)中，按照如下公式计算Yi：
Yi＝L1,2-R/tg(C1/2),i＝1
Yi＝Li,i+1-R×[1/tg(Ci-1/2)+1/tg(Ci/2)],1<i<n
Yi＝Ln,n+1-R/tg(Cn/2),i＝n
Li,i+1为导管中心线上第i个节点和第i+1个节点之间的距离，导管中心线上第i个节点为直线段yi和yi‐1之间的交点；R为导管的弯曲半径。
R＝弯制导管的滚轮半径+导管外径/2。
所述步骤(3)中，按照如下公式计算Bi:
Z′i+2为导管中心线上第i+2个节点在Z’下的坐标，X′i+2为导管中心线上第i+2个节点在X’下的坐标，第i+2个节点为直线段yi+1和yi+2之间的交点，当Z′i+2为正时，Sign(Z′i+2)＝1，当Z′i+2为负时，Sign(Z′i+2)＝-1。
所述步骤(2.2)中，利用如下公式将三维模型坐标系XYZ下的坐标转换为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标：
为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标，为三维模型坐标系XYZ下的坐标，lkj(k＝1，2，3；j＝1，2，3)为空间直角坐标系X’Y’Z’的第k个轴和三维模型坐标系XYZ的第j个轴的夹角余弦。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明取消了发动机导管现场取样工序，不需要反复取样确认，导管车间直接按“YBC”折弯数据生产导管产品即可，提高了新批次导管生产工作效率，缩短了发动机交付周期(节省周期10天以上)，加快了研制进度。
(2)本发明保证了发动机数字样机与实物一致，导管三维空间数据可控，能够准确反映设计的最终意图，实现导管布局最优化，同时方便发动机数字样机协调和干涉检查等工作。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为导管折弯示意图；
图3为导管的折弯参数示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的具体步骤如下：
(1)利用三维绘图软件在发动机数字样机上进行导管三维模装布局设计，建立发动机所有导管的三维模型；
(2)从每个导管三维模型中沿导管中心线提取相邻直线段间的交点坐标，即相邻直线段间的交点均指位于导管中心线上的交点；
(3)利用空间解析几何和空间坐标变换方法计算出每个导管的“YBC”折弯数据，其中Y＝{Y1，Y2，…，Yi，…，Yn}，Yi为导管第i次折弯前需往前送出的直线段yi长度(沿中心线的直线段长度)；B＝{B1，B2，…，Bi，…，Bn}，Bi为第i‐1次折弯面(水平面)与第i次折弯面的夹角，即导管第i次折弯操作完成后，将导管以送出方向为轴逆时针旋转的角度，即将后一折弯面转到水平面(折弯操作平面)，Bi的范围为0～360°；C＝{C1，C2，…，Ci，…，Cn}，Ci为第i次折弯后的导管与剩余导管之间的夹角；图2所示为导管折弯示意图，图3为参数示意图。
(4)根据每个导管的“YBC”折弯数据表进行导管样件制作生产。
实施例：
在发动机数字样机上进行导管三维模装布局设计，建立发动机所有导管的三维模型。
以II分机氧泵前阀关腔控制导管为例，其共有四个折弯段，第一折弯段“YBC”折弯数据的计算过程如下。
(1)以直线段y1和y2的交点为原点，以直线段y2为Y’轴，垂直于y2指向第一节点的直线为X’轴，按右手规则建立空间直角坐标系X’Y’Z’。
(2)进行坐标变换
为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标，为三维模型坐标系XYZ下的坐标，lkj(k＝1，2，3；j＝1，2，3)为空间直角坐标系X’Y’Z’的第k个轴和三维模型坐标系XYZ的第j个轴的夹角余弦。
Y1＝L1,2-R/tg(C1/2)
Y2＝L2,3-R×[1/tg(C1/2)+1/tg(C2/2)]
Y1为导管第1次折弯前需往前送出的直线段y1的长度，Y2为导管第2次折弯前需往前送出的直线段y2的长度，L1,2为导管中心线第1节点和第2节点间的距离(根据导管三维模型中提取的交点坐标即可得到)，L2,3为导管中心线第2节点和第3节点间的距离，R为弯制导管的滚轮半径+导管外径/2，C1为直线段y1和y2间的夹角，其计算公式为：
其中，直线段y1的方向向量为(l1，m1，n1)，直线段y2的方向向量为(l2，m2，n2)。
依次类推，按照本发明给出的方法计算出每一次折弯数据，得到II分机氧泵前阀关腔控制导管的“YBC”折弯表，如表1所示。
表1II分机氧泵前阀关腔控制导管的“YBC”折弯表
将上述“YBC”折弯表加入导管蓝图中，导管车间按导管图纸进行导管样件制作生产即可。
本发明提供了一种氢氧火箭发动机导管布局及生产的优化方法，实现发动机导管布局最优化，提高发动机装配工作效率，将发动机交付周期缩短了10天以上。同时保证发动机数字样机与实物的一致性，方便发动机数字样机协调和干涉检查等工作。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在发动机数字样机上进行导管三维模装布局设计，建立发动机所有导管的三维模型；
(2)在每个导管三维模型中，沿导管中心线提取相邻直线段间的交点坐标；
(3)利用空间解析几何和空间坐标变换方法计算出每个导管的“YBC”折弯数据，其中Y＝{Y1，Y2，…，Yi，…，Yn}，Yi为导管第i次折弯前需往前送出的直线段yi的长度；B＝{B1，B2，…，Bi，…，Bn}，Bi为导管第i次折弯操作完成后，将导管以送出方向为轴逆时针旋转的角度；C＝{C1，C2，…，Ci，…，Cn}，Ci为第i次折弯后的导管与剩余导管之间的夹角；
(4)根据每个导管的“YBC”折弯数据表进行导管样件制作生产。
2.根据权利要求1所述的一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中，计算Ci的方法如下：
(2.1)以直线段yi和yi+1的交点为原点，以直线段yi+1为Y’轴，垂直于直线段yi+1且指向直线段yi和yi‐1交点的直线为X’轴，按右手规则建立空间直角坐标系X’Y’Z’；所述直线段之间的交点均指位于导管中心线上的交点；
(2.2)将三维模型坐标系XYZ下的坐标转换为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标；
(2.3)Ci满足：
(li，mi，ni)为直线段yi的方向向量，(li+1，mi+1，ni+1)为直线段yi+1的方向向量。
3.根据权利要求2所述的一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中，按照如下公式计算Yi：
Yi＝L1,2-R/tg(C1/2),i＝1
Yi＝Li,i+1-R×[1/tg(Ci-1/2)+1/tg(Ci/2)],1<i<n
Yi＝Ln,n+1-R/tg(Cn/2),i＝n
Li,i+1为导管中心线上第i个节点和第i+1个节点之间的距离，导管中心线上第i个节点为直线段yi和yi‐1之间的交点；R为导管的弯曲半径。
4.根据权利要求2所述的一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于：R＝弯制导管的滚轮半径+导管外径/2。
5.根据权利要求2所述的一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中，按照如下公式计算Bi:
Z′i+2为导管中心线上第i+2个节点在Z’下的坐标，X′i+2为导管中心线上第i+2个节点在X’下的坐标，第i+2个节点为直线段yi+1和yi+2之间的交点，当Z′i+2为正时，Sign(Z′i+2)＝1，当Z′i+2为负时，Sign(Z′i+2)＝-1。
6.根据权利要求2所述的一种氢氧发动机导管布局及生产的优化方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，利用如下公式将三维模型坐标系XYZ下的坐标转换为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标：
为空间直角坐标系X’Y’Z’下的坐标，为三维模型坐标系XYZ下的坐标，lkj(k＝1，2，3；j＝1，2，3)为空间直角坐标系X’Y’Z’的第k个轴和三维模型坐标系XYZ的第j个轴的夹角余弦。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4787421A (en) * 1986-04-14 1988-11-29 General Motors Corporation Flow path defining means and method of making
TW200416086A (en) * 2003-02-27 2004-09-01 Ying Lin Machine Ind Co Ltd Method for data crossing platforms of a tube bending machine
CN103272901A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种导管实样取制方法
CN104143213A (zh) * 2014-07-16 2014-11-12 北京卫星制造厂 一种基于视觉检测的导管自动识别方法
CN106709198A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 西安电子科技大学 一种弯管数控数模到cad数模转换的方法
CN107609244A (zh) * 2017-09-04 2018-01-19 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种数控弯管三维模型的快速建模方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4787421A (en) * 1986-04-14 1988-11-29 General Motors Corporation Flow path defining means and method of making
TW200416086A (en) * 2003-02-27 2004-09-01 Ying Lin Machine Ind Co Ltd Method for data crossing platforms of a tube bending machine
CN103272901A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种导管实样取制方法
CN104143213A (zh) * 2014-07-16 2014-11-12 北京卫星制造厂 一种基于视觉检测的导管自动识别方法
CN106709198A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 西安电子科技大学 一种弯管数控数模到cad数模转换的方法
CN107609244A (zh) * 2017-09-04 2018-01-19 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种数控弯管三维模型的快速建模方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
庞红丽; 潘亮; 胡坚勇: "冷氦换热器传热设计及试验研究", 《导弹与航天运载技术》 *
段春辉; 丁国富; 张吉辉; 高照学: "管道弯制CAD/CAM系统的设计与实现", 《计算机应用研究》 *
陶智君; 杨合; 李恒; 詹梅; 郭良刚: "基于CATIA 的数控弯管数模转换系统研究与开发", 《塑性工程学报》 *
龙晓明;谭野;何汉强;张红娟;陈静;袁佑新: "弯管虚拟加工中的数据信息转换", 《机械工程师》 *

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