CN109596085B

CN109596085B - 舱门位置误差的预估方法

Info

Publication number: CN109596085B
Application number: CN201811327980.0A
Authority: CN
Inventors: 任远春
Original assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: CN109596085A

Abstract

本发明提出了一种舱门位置误差的预估方法。该方法包括：将舱门转轴与锁点形成局部圆柱坐标系的基准；计算参考区域外形被离散化和拟合为曲面函数；设置监控点；将舱门相邻结构边界与舱门本体之间空隙定义为舱门间隙；将各监控点与计算参考区域之间距离定义为舱门阶差；基于舱门构型和布置，通过接口制造精度对结构本体在不同位置相对理论位置误差进行预估；将舱门及其相邻区域的理论外形离散化和拟合计算，获得评估参考数据；计算舱门结构上被监控点的空间坐标范围；计算被监控点与离散化理论外形之间偏离量。本发明实施例可以定量评估舱门等活动件接口制造精度与阶差间隙控制要求的匹配性，从而在设计初始阶段提出合理的接口制造精度要求。

Description

舱门位置误差的预估方法

技术领域

本发明涉及飞行器舱门、口盖或者扰流板类定轴转动结构的技术领域，尤其是涉及一种舱门位置误差的预估方法。

背景技术

通常情况下，飞行器的舱门等类似结构，以其转轴铰链、操纵点、锁等为主要接口，实现与固定结构的对接，这些接口同时也是舱门等结构位置精度的主要影响因素。舱门位置精度体现在与相邻结构之间的间隙和阶差。间隙会影响到构件运动功能，阶差则影响飞行器的气动性能。而飞行器研制总体规划中，仅能根据气动要求，定量提出舱门或口盖处的间隙阶差指标。且该指标并未能与舱门位置精度的主要影响因素相关联。

目前，根据接口制造精度计算飞行器舱门位置精度的手段和方法还较为缺乏。因而，研制目标中提出的间隙阶差指标需在后续研制工作中通过样机批、试制批飞行器实体制造进行验证和调整。而结构设计中为减小可能出现的产品或样品对指标的偏离，只能尽量提高舱门接口的制造精度要求，可能超出现有制造水平或者增加了制造成本。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术中的至少一种技术问题，本发明提供了一种舱门位置误差的预估方法。

舱门包括：舱门本体、计算参考区域、第一转轴交点、第二转轴交点、锁点、前上监控点、后上监控点、前下监控点、后下监控点、舱门相邻结构边界，该方法包括以下步骤：

将舱门转轴与锁点形成局部圆柱坐标系的基准，其中，所述舱门转轴由舱门本体上第一转轴点和第二转轴点形成；

将舱门本体作为计算参考区域子集，并计算参考区域外形被离散化和拟合为曲面函数；

将前上监控点、后上监控点、前下监控点、后下监控点，分别设置在舱门本体的前上角、后上角、前下角和后下角；

将舱门相邻结构边界与舱门本体之间空隙定义为舱门间隙；

将前上监控点、后上监控点、前下监控点、后下监控点与计算参考区域之间距离定义为舱门阶差；

基于舱门构型和布置，通过包括转轴交点、锁点的接口制造精度对结构本体在不同位置相对理论位置误差进行预估；

将舱门及其相邻区域的理论外形离散化和拟合计算，获得评估参考数据；

基于坐标转换，计算舱门结构上被监控点的空间坐标范围，作为评估输入；

基于逼近方法，计算被监控点与离散化理论外形之间偏离量，使得舱门位置的误差通过所述偏离量进行评估。

在一些实施例中，根据间隙和阶差要求，计算参考区域是由舱门相邻结构区域向外扩展一定距离后的轮廓形成，该距离不小于50mm。

在一些实施例中，计算参考区域和舱门相邻结构边界按计算精度不大于10^-6离散化，并分别拟合为曲面函数和曲线函数。

在一些实施例中，根据舱门转轴点构成的转轴以及锁点建立舱门局部圆柱坐标系。

在一些实施例中，接口制造精度通过以第一转轴点、第二转轴点和锁点为球心的球面引入并离散化。

在一些实施例中，将前上监控点、后上监控点、前下监控点、后下监控点坐标被转换为舱门局部圆柱坐标系下坐标，并通过引入坐标转换获得接口偏离后的新坐标数据集。

在一些实施例中，偏离后被监控点与舱门相邻结构边界之间最小距离为间隙变化，与计算参考区域之间最小距离为阶差变化。

在一些实施例中，舱门位置误差通过被监控点的间隙和阶差变化进行评估。

本发明实施例可以定量评估舱门等活动件接口制造精度与阶差间隙控制要求的匹配性，从而在设计初始阶段提出合理的接口制造精度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的舱门位置误差的预估方法相关主要元素示意图；

图2为图1的I方向示意图；

图3为本发明一实施例的舱门位置误差的预估方法的流程示意图；

1舱门结构本体区域；

2计算参考区域；

3第一转轴交点；

4第二转轴交点；

5锁点；

6前上监控点；

7后上监控点；

8前下监控点；

9后下监控点；

10舱门相邻结构边界；

11舱门局部圆柱坐标系。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明一实施例的舱门位置误差的预估方法相关主要元素示意图。

图2为图1的I方向示意图。

参阅图1和图2，本发明涉及到舱门结构本体1，计算参考区域2，转轴交点3、4和锁点5，舱门监控点6、7、8、9，与舱门结构本体形成间隙的舱门相邻结构边界10，舱门局部坐标系11。

图3为本发明一实施例的舱门位置误差的预估方法的流程示意图。

参阅图3，该方法可以包括以下部分：

a)输入要素整理。整理第一转轴交点3，第二转轴交点4，锁点5，舱门监控点6、7、8、9全局直角坐标系下空间坐标，赋予代号，分别为P1、P2、P3、JP1、JP2、JP3和JP4；根据间隙和阶差范围，设定计算参考区域2和舱门相邻结构边界10。

b)计算参考的离散化和拟合。按照计算精度10^-6，对网格尺寸自20mm进行迭代，获得不同网格尺寸条件下计算参考区域2和舱门相邻结构边界10的离散节点坐标，并进行曲面和曲线拟合，获得函数SF和CF；以理论点对拟合后曲面函数SF、曲线拟合函数CF进行精度校核，直到精度满足要求。

c)舱门局部坐标系建立和坐标转换。以P1、P2和P3为基准建立舱门局部圆柱坐标系11，赋予代号COORD1，其中P1和P2连线为坐标系Z向，P1和P3连线为平面内起始位置；通过坐标转换，获得JP1-JP4转换为舱门局部坐标系下的坐标，分别为DJP1-DJP4；基准点P1、P2和P3，引入制造精度，分别Δ1、Δ2和Δ3，变为NP1、NP2和NP3。基于引入制造精度的点NP1-NP3，建立新坐标系COORD2；由于舱门上被监控点相对位置不变，将DJP1-DJP4按COORD2进行坐标逆转换为全局坐标系下的坐标NJP1-NJP4数据集。

d)以NJP1-NJP4数据集与离散化边界CF进行对比，根据点到曲线最小距离，获得被监控点的间隙偏离量数据集，并获得最大值作为对应间隙偏离量；以NJP1-NJP4数据集与离散化曲面函数SF进行对比，根据点到曲面最小距离，获得阶差偏离量数据集，并获得最大值作为对应阶差偏离量。

本发明一实施例的制造精度引入流程中，基准点P1、P2和P3引入制造精度具体方式为：

a)偏离后基准点NP1、NP2和NP3分别位于以P1、P2、P3为球心，Δ1、Δ2和Δ3的一半作为球径的球面上；

b)建立分别以P1、P2、P3为球心的球面坐标系COORDS1、COORDS2和COORDS3；

c)在球面坐标系COORDS1、COORDS2和COORDS3中，由于NP1、NP2和NP3，位于球径一定的球面上，即球面坐标系(r，ф，θ)中r一定，其变量数量由3个降为2个；

d)以1/n(n＝2、3、4……)作为步长，则各球面坐标系下具有n²种组合，舱门共有n⁶种组合，即形成n⁶个基于NP1、NP2和NP3的组合；

e)对基于本发明计算的阶差间隙偏离量计算误差为判据，调整n的数值以保证计算结果满足要求。

在一些实施例中，根据间隙和阶差要求，计算参考区域2是由舱门相邻结构区域10向外扩展一定距离后的轮廓形成，该距离不小于50mm。

在一些实施例中，计算参考区域2和舱门相邻结构边界10按计算精度不大于10^-6离散化，并分别拟合为曲面函数和曲线函数。

在一些实施例中，接口制造精度通过以第一转轴点3、第二转轴点4和锁点5为球心的球面引入并离散化。

在一些实施例中，被监控点6、7、8和9坐标被转换为舱门局部圆柱坐标系下坐标，并通过引入坐标转换获得接口偏离后的新坐标数据集。

在一些实施例中，偏离后被监控点与舱门相邻结构边界10之间最小距离为间隙变化，与计算参考区域2之间最小距离为阶差变化。

需要说明的是，上述实施例中所示的功能组件的实现方式可以为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种舱门位置误差的预估方法，其中，舱门包括：舱门本体(1)、计算参考区域(2)、第一转轴交点(3)、第二转轴交点(4)、锁点(5)、前上监控点(6)、后上监控点(7)、前下监控点(8)、后下监控点(9)、舱门相邻结构边界(10)，该方法包括以下步骤：

将舱门转轴与锁点(5)形成局部圆柱坐标系(11)的基准，其中，所述舱门转轴由舱门本体(1)上第一转轴点(3)和第二转轴点(4)形成；

将舱门本体(1)作为计算参考区域(2)子集，并计算参考区域(2)外形被离散化和拟合为曲面函数；

将前上监控点(6)、后上监控点(7)、前下监控点(8)、后下监控点(9)，分别设置在舱门本体(1)的前上角、后上角、前下角和后下角；

将舱门相邻结构边界(10)与舱门本体(1)之间空隙定义为舱门间隙；

将前上监控点(6)、后上监控点(7)、前下监控点(8)、后下监控点(9)与计算参考区域(2)之间距离定义为舱门阶差；

2.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

根据间隙和阶差要求，计算参考区域(2)是由舱门相邻结构边界(10)向外扩展一定距离后的轮廓形成，该距离不小于50mm。

3.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

计算参考区域(2)和舱门相邻结构边界(10)按计算精度不大于10^-6离散化，并分别拟合为曲面函数和曲线函数。

4.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

根据舱门转轴点构成的转轴以及锁点建立舱门局部圆柱坐标系。

5.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

接口制造精度通过以第一转轴点(3)、第二转轴点(4)和锁点(5)为球心的球面引入并离散化。

6.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

将前上监控点(6)、后上监控点(7)、前下监控点(8)、后下监控点(9)坐标被转换为舱门局部圆柱坐标系下坐标，并通过引入坐标转换获得接口偏离后的新坐标数据集。

7.根据权利要求1所述的预估方法，其特征在于，其中：

偏离后被监控点与舱门相邻结构边界(10)之间最小距离为间隙变化，与计算参考区域(2)之间最小距离为阶差变化。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的预估方法，其特征在于，其中：

舱门位置误差通过被监控点的间隙和阶差变化进行评估。