CN219561000U - 飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，包括机架，所述机架上设置有竖直的顶升机构，所述顶升机构的上方设置有第一滚筒和第二滚筒，所述第一滚筒和第二滚筒分别连接有倾斜的第一液压杆和第二液压杆，所述第一液压杆和第二液压杆的上端连接于机架。本实用新型结构简单，所需部件均为常用部件，制造成本低，且可以将蒙皮一次滚压成型，效率高，可以实现快速更换损伤的蒙皮。

Description

飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置

技术领域

本实用新型属于飞机维修技术领域，尤其是一种飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置。

背景技术

飞机机翼和尾翼前缘作为迎风面，主要承受与飞机平行的气动载荷，其受到的威胁主要来自飞行方向，平时，主要为鸟撞、空飘物撞击、地面剐蹭等。由于飞机速度快，即使体积很小的物体都会对其造成严重的损伤，轻则蒙皮凹陷，重则击穿蒙皮。

机翼和尾翼前缘蒙皮表面要有很好的气动光滑性，因此，对损伤区域的修理，通常采用镶平修补或内部贴补修理，修理补片应与蒙皮完全贴合，贴合处缝隙有严格的尺寸要求。现有的修复方式有以下几种：

一、采用整体更换，即运用前缘蒙皮的制作模具，在大型机床上闸压成型新蒙皮，替换旧蒙皮。但这种修理方式必须在原生产厂进行，耗时长，飞机的维护部门难以实现。

二、修理人员采用手工打磨的方式进行修理，即按照蒙皮形状，先手工粗略成型补片，再通过不断比对，对补片尺寸进行修整打磨，直至补片能完全贴合。此种修理方式，一名技术非常熟练的飞机修理人员，平均需花费2.5小时才能完成蒙皮的制作和修复，且该修理方式对修理人员能力要求很高，一旦修理人员在蒙皮打磨过程中出现失误，可能导致蒙皮制作失败，从头再来，效率和可靠性比较低。

三、采用机加工的方式制造模具，然后再利用模具制作蒙皮，由于前缘蒙皮的半径沿翼根到翼尖逐渐减小，对应的模具也具有一定的锥度，传统的数控机床很难制作出合适的模具。

为解决上述问题，申请人采用3D打印技术制备模具，并提供一种用于制备新蒙皮的滚压装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，结构简单，可快速制备新的蒙皮，以提高飞机蒙皮修复效率。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，包括机架，所述机架上设置有竖直的顶升机构，所述顶升机构的上方设置有第一滚筒和第二滚筒，所述第一滚筒和第二滚筒分别连接有倾斜的第一液压杆和第二液压杆，所述第一液压杆和第二液压杆的上端连接于机架。

进一步地，所述第一液压杆为两根且设置在第一滚筒的两端，每根第一液压杆与机架之间设置有第一伸缩支撑杆；所述第二液压杆为两根且设置在第二滚筒的两端，每根第二液压杆与机架之间设置有第二伸缩支撑杆。

进一步地，所述顶升机构为千斤顶。

进一步地，所述机架包括底座和设置在底座两端的固定架，每个所述固定架上设置有升降架，两升降架顶部之间通过横梁相连，所述第一液压杆和第二液压杆的上端铰接于升降架，所述第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆的上端铰接于横梁。

进一步地，所述升降架与固定架滑动配合，所述升降架的下端与底座之间设置有升降机构。

进一步地，所述固定架上设置有刻度尺。

进一步地，所述顶升机构上设置有高度传感器。

进一步地，所述底座的两端设置有滚轮。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，所需部件均为常用部件，制造成本低，且可以将蒙皮一次滚压成型，效率高，可以实现快速更换损伤的蒙皮。

附图说明

图1是蒙皮节段示意图；

图2是蒙皮节段测距俯视示意图；

图3是模具的示意图；

图4是滚压示意图；

图5是滚压设备示意图；

图6是红外测距仪测得的数据拟合示意图；

附图标记：11—成型面；12—支撑面；21—第一滚筒；22—第二滚筒；23—顶升机构；24—第一液压杆；25—机架；251—底座；252—固定架；253—升降架；254—横梁；255—升降机构；26—第二液压杆；27—第一伸缩支撑杆；28—第二伸缩支撑杆；29—高度传感器；210—滚轮；3—蒙皮节段；31—台面；32—转动平台；33—红外测距仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，如图4和图5所示，包括机架25，机架25上设置有竖直的顶升机构23，顶升机构23的上方设置有第一滚筒21和第二滚筒22，第一滚筒21和第二滚筒22分别连接有倾斜的第一液压杆24和第二液压杆26，第一液压杆24和第二液压杆26的上端连接于机架25。

本实用新型的滚压原理如图4所示，滚压时，将模具放在顶升机构23上，将蒙皮板料水平放在模具的顶部，第一液压杆24和第二液压杆26分别对第一滚筒21和第二滚筒22施加推力，将蒙皮板料压紧固定在模具顶部，接着顶升机构23推动模具向上移动，带动蒙皮板料向上移动，第一液压杆24和第二液压杆26逐渐收缩，且第一滚筒21和第二滚筒22相对于模具的两侧面向下移动，在第一滚筒21和第二滚筒22的推力作用下，蒙皮板料被压弯至贴合模具的两侧面。

第一滚筒21和第二滚筒22包括中间轴以及滚动筒，滚动筒能够相对于中间轴转动，滚动筒外表面光滑，滚压时，第一滚筒21和第二滚筒22转动，以减小第一滚筒21和第二滚筒22与蒙皮板料之间的摩擦力，防止蒙皮板料磨损和出现压痕。

模具的形状如图3所示，其两侧面与顶部弧面组成成型面11，底部为水平的支撑面12。模具的制备过程为：

根据受损的蒙皮尺寸进行3D建模，得到模具的3D模型。

将飞机机翼和尾翼前缘蒙皮分为多个节段，某个节段的蒙皮形状如图1所示，不同节段的蒙皮尺寸不同。

当飞机机翼和尾翼前缘某个节段的蒙皮受损后，需要拆下该节段的蒙皮，并换上新的蒙皮节段3，而无需更换整个蒙皮。

为了实现快速得到受损的蒙皮节段3的3D模型，可以将所有机型的机翼和尾翼前缘的所有蒙皮节段3进行模具建模，形成蒙皮模具模型数据库，当某个机型的某个蒙皮节段3受损后，可以直接从数据库中调取对应的3D模型并直接进行模具制造，而不需要现场建模，从而可以更加及时地对受损蒙皮进行修复。

对某个节段的蒙皮进行模具建模的具体过程为：

如图2所示，将蒙皮节段3的大端放在水平的台面31上。台面31可以是平整的地面，也可以是平整的工作台面，只要保证水平即可。

将一转动平台32放在水平的台面31上，蒙皮节段3开口朝向转动平台32，并将红外测距仪33放在台面31上，红外测距仪33的红外发射端朝向蒙皮节段3内侧面。转动平台32即能够转动的平台，用于带动红外测距仪33转动，红外测距仪33用于检测红外测距仪33到蒙皮节段3内侧面的距离，以便于确定蒙皮节段3内侧面某一高度的多个点的坐标。

利用转动平台32带动红外测距仪33匀速转动，红外测距仪33每隔一段时间测一次距离并记录，得到多个距离数据。

红外测距仪33朝蒙皮节段3的内侧面发射红外线，红外线保证处于水平状态，红外测距仪33每隔0.1秒测量一次，得到红外测距仪33到蒙皮节段3内侧面的距离数据，当红外线对蒙皮节段3的内侧面水平扫描完成后，能够得到多个距离数据。

对测量得到的距离数据进行拟合，得到蒙皮节段3内侧面的光滑曲线。

可以以红外测距仪33的红外发射头所在点作为原点，构建平面坐标系，根据测量时红外线的角度以及距离确定蒙皮节段3内侧面多个点的坐标，如图6所示，对这些点进行拟合，得到光滑曲线，该曲线形状类似于抛物线，作为蒙皮节段3内侧面水平断面线，也是模具成型面11的断面曲线。

确定模具的截面尺寸，根据飞机机翼或尾翼的锥度对模具的截面进行放样，得到模具的3D模型。

模具的截面形状和尺寸根据模具材料和蒙皮尺寸确定，只要具有足够的强度以承受后续滚压成型的作用力即可。

根据飞机机翼或尾翼的锥度已知，对模具截面的放样长度应当大于蒙皮节段3的长度，使模具具有足够长的成型面11。

采用上述方式对各个机型的各个蒙皮节段3进行模具的3D建模，得到各种模具的3D模型数据库。修复时，只需要调用数据库中的模型即可进行3D打印而制得模具。

将3D模型导入3D打印软件，通过3D打印即可得到如图3所示的模具。

蒙皮在成形过程中，模具会受到挤压力，因此3D打印得到的模具应具备一定抗挤压强度。打印得到的模具要满足强度要求。

另外，在保证强度符合要求的前提下，还应保证模具质量不能过大，便于携转；模具材质比较常见，便于后期补充；模具材质对人体无毒无害，符合环保要求。本发明根据蒙皮模具所受挤压力大小，按照强度好、密度小、普及率高、环保达标的要求选择了由生物材料制成的聚乳酸(PLA)打印耗材,且为了减轻模具重量，同时提高3D打印的效率，模具为空心模具。聚乳酸基本性能如下：

玻璃化转变温度	61℃	简支梁冲击强度	2.2±1.03KJ/m3
				维卡软化温度	62℃	弯曲强度	8.1±1.9MPa
熔融温度	149℃	拉伸强度	28.1±1.3MPa
				结晶温度	112℃	杨氏模量	1979±109MPa

由于蒙皮节段3为不规则的形状，不同节段的蒙皮所采用的蒙皮板料尺寸不同，为了快速对蒙皮板料进行下料，可以构建由各个机型的各个蒙皮节段3所需的蒙皮板料尺寸组成的数据库，蒙皮板料可以直接根据每个蒙皮节段3的尺寸计算而得到。

制造新的蒙皮时，从数据里中获取受损的蒙皮节段3对应的蒙皮板料尺寸，然后裁剪下料即可。蒙皮成型后无需再进行修剪。

第一液压杆24和第二液压杆26的倾斜角度应当满足：在挤压初始阶段，第一液压杆24和第二液压杆26能顺利收缩；同时在第一液压杆24和第二液压杆26与蒙皮(或模具侧面)垂直时，第一滚筒21和第二滚筒22刚好压到蒙皮末端。在顶升机构23推动模具和蒙皮板料向上移动过程中，第一液压杆24和第二液压杆26逐渐收缩，第一液压杆24和第二液压杆26对第一滚筒21和第二滚筒22施加的推力始终满足：推力在垂直于模具侧面的方向上的分力大于将蒙皮板料挤压至贴合模具侧面的压力，以保证蒙皮板料贴紧模具的成型面11。

第一滚筒21和第二滚筒22的长度应当大于模具的长度，这样能避免第一滚筒21和第二滚筒22的边缘在蒙皮表面留下压痕。滚筒半径能保证起弯时，蒙皮能被模具顶实，且沿模具光滑弯曲，因此需根据不同型号飞机机翼和尾翼前缘蒙皮最小弯曲半径，计算分析滚筒半径，以保证最佳的弯曲效果。

飞机机翼和尾翼前缘蒙皮为非对称结构，在弯曲前应将蒙皮板料合理放置在模具上，才能保证弯曲后符合要求。首先在前缘蒙皮模具顶点处进行标识。然后运用中性层理论计算前缘蒙皮顶点两侧的长度，根据计算结果在蒙皮板料上做好标识。最后将蒙皮板料放于模具上，保证蒙皮板料的标识位于模具顶点。调节第一液压杆24和第二液压杆26与机架25竖梁的夹角，保证第一滚筒21和第二滚筒22压紧蒙皮板料。本发明可以建立各机型前缘蒙皮上侧和下侧尺寸数据库，以便于快速确定蒙皮板料的顶点。

由于前缘蒙皮沿翼根到翼尖方向呈逐渐减小的锥形变化，为保证第一滚筒21和第二滚筒22在滚压过程中与被压蒙皮、模具三者完全贴合，第一滚筒21和第二滚筒22的安装应根据不同机型前缘蒙皮锥度，调整第一滚筒21和第二滚筒22的轴向安装角。

具体地，第一液压杆24为两根且设置在第一滚筒21的两端，每根第一液压杆24与机架25之间设置有第一伸缩支撑杆27；第二液压杆26为两根且设置在第二滚筒22的两端，每根第二液压杆26与机架25之间设置有第二伸缩支撑杆28。

第一伸缩支撑杆27倾斜设置，下端与第一液压杆24铰接，上端与机架25铰接；第二伸缩支撑杆28倾斜设置，下端与第二液压杆26铰接，上端与机架25铰接。第一液压杆24和第二液压杆26的上端也与机架25铰接，以调节第一伸缩支撑杆27和第二伸缩支撑杆28的角度，第一滚筒21和第二滚筒22分别与第一液压杆24和第二液压杆26铰接，以调整第一滚筒21和第二滚筒22的倾斜角度。

第一伸缩支撑杆27和第二伸缩支撑杆28可以采用双向调节螺纹杆。成型前，根据蒙皮的锥度确定第一滚筒21和第二滚筒22的倾斜度，使得第一滚筒21和第二滚筒22能够完全贴合蒙皮板料。步骤S3中，调节两根第一伸缩支撑杆27的长度，以调节第一滚筒21的倾斜度，调节两根第二伸缩支撑杆28的长度，以调节第二滚筒22的倾斜度。

由于飞机大小不一，机翼和尾翼的模具大小也相差较大，为保证一套设备满足多个机型的蒙皮成型，挤压蒙皮的第一滚筒21和第二滚筒22不仅需要倾斜角度可调，还需要高度可调。为实现调节第一滚筒21和第二滚筒22的高度，需要保证设备连接第一滚筒21和第二滚筒22的支架具备上下升降功能。

具体地，机架25包括底座251和设置在底座251两端的固定架252，底座251为矩形框架，可由型材拼焊而成，底座251的两端设置滚轮210，以便于移动本机架25。固定架252固定在底座251上，每个固定架252上设置有升降架253，升降架253与固定架252滑动配合，升降架253的下端与底座251之间设置有升降机构255，升降机构255可以推动升降架253沿着固定架252竖直移动，从而控制升降架253的高度，升降机构25可以采用千斤顶。两升降架253顶部之间通过水平的横梁254相连，横梁254为两根，相互平行，第一液压杆24和第二液压杆26的上端铰接于升降架253，第一伸缩支撑杆27和第二伸缩支撑杆28的上端铰接于横梁254。

为了精确控制升降架253的高度以及顶升机构23的顶升高度，固定架252上设置有刻度尺，顶升机构23上设置有高度传感器29。

顶升机构23为千斤顶。经过前期测量，所有涉及机型中前缘蒙皮深度最深的为284mm，因此定制千斤顶最大升降尺寸为300mm，顶升重量为3T。

顶升机构23由双回路液压泵进行驱动，由于涉及到多个机型的模具，而各个模具在挤压时的纵向挤压深度均不同，在实际操作中，由于液压泵驱动千斤顶上升速度较快，如果不能及时关闭液压泵电源，容易导致在完成蒙皮挤压成型后，液压千斤顶继续上升，第一滚筒21和第二滚筒22超过模具范围，导致损坏设备和蒙皮。为解决这个问题，在电动液压泵上增加了数控系统，将每个蒙皮节段3对应的前缘深度录入控制系统，控制系统连接电动液压泵，双回路千斤顶上连接一高度传感器29，当千斤顶上升高度达到当前模具要求的高度时，电动液压泵会自动停止供油，从而保证电动液压泵在面对不同机型不同机翼部位的蒙皮时，均能按需升降。同时，为保证蒙皮挤压上升过程柔和，定制液压泵供油速度为3L/min，另外还在液压泵出油口位置增加一可调节流阀，可以根据实际情况调整液压油流量大小，从而达到控制千斤顶上升速度的目的。

本实用新型采用的滚压装置结构简单，所有部件均为常见部件，可以快速制造。采用该装置可在蒙皮损伤后立即进行新的蒙皮成型，一次性将蒙皮滚压成形，成型效率高，有利于实现飞机蒙皮的及时修复，而无需返厂修复。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：包括机架(25)，所述机架(25)上设置有竖直的顶升机构(23)，所述顶升机构(23)的上方设置有第一滚筒(21)和第二滚筒(22)，所述第一滚筒(21)和第二滚筒(22)分别连接有倾斜的第一液压杆(24)和第二液压杆(26)，所述第一液压杆(24)和第二液压杆(26)的上端连接于机架(25)。

2.如权利要求1所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述第一液压杆(24)为两根且设置在第一滚筒(21)的两端，每根第一液压杆(24)与机架(25)之间设置有第一伸缩支撑杆(27)；所述第二液压杆(26)为两根且设置在第二滚筒(22)的两端，每根第二液压杆(26)与机架(25)之间设置有第二伸缩支撑杆(28)。

3.如权利要求1所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述顶升机构(23)为千斤顶。

4.如权利要求2所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述机架(25)包括底座(251)和设置在底座(251)两端的固定架(252)，每个所述固定架(252)上设置有升降架(253)，两升降架(253)顶部之间通过横梁(254)相连，所述第一液压杆(24)和第二液压杆(26)的上端铰接于升降架(253)，所述第一伸缩支撑杆(27)和第二伸缩支撑杆(28)的上端铰接于横梁(254)。

5.如权利要求4所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述升降架(253)与固定架(252)滑动配合，所述升降架(253)的下端与底座(251)之间设置有升降机构(255)。

6.如权利要求4所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述固定架(252)上设置有刻度尺。

7.如权利要求1所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述顶升机构(23)上设置有高度传感器(29)。

8.如权利要求4所述的飞机机翼和尾翼前缘蒙皮滚压装置，其特征在于：所述底座(251)的两端设置有滚轮(210)。