逆向工程技術(shù)在飛機(jī)修理中的應(yīng)用

摘要：近年來，飛機(jī)逐漸成為人們出行方式之一。因而，定期對(duì)飛機(jī)進(jìn)行修理以保障飛行安全，是尤為必要的。飛機(jī)在修理過程中，需要引入相對(duì)成熟的制造技術(shù)，避免延長(zhǎng)修理周期?；诖耍狙芯渴紫汝U述逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域。其次，分析逆向工程技術(shù)在三代與二代飛機(jī)修理中的應(yīng)用。最后，研究飛機(jī)修理保障裝備制造中對(duì)逆向工程技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：逆向工程技術(shù);飛機(jī)修理;裝備制造

1.引言

信息化時(shí)代下，逆向工程技術(shù)逐漸受到各界的關(guān)注與重視。該技術(shù)，主要是借助對(duì)實(shí)物的測(cè)量，以三維建模的方式對(duì)實(shí)物CAD模型進(jìn)行重構(gòu)的過程。關(guān)于逆向工程技術(shù)發(fā)展的源頭，始于上世紀(jì)八十年代的歐美國(guó)家，興起行業(yè)以學(xué)校和工業(yè)為主。隨著時(shí)代的發(fā)展，各國(guó)都開始重視逆向工程技術(shù)的研究。目前，逆向工程技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域中。在飛機(jī)修理中，該技術(shù)能夠從提高零件加工精度層面，確保飛機(jī)正常運(yùn)行。由此能夠看出，本研究具有現(xiàn)實(shí)性價(jià)值。

2逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域

逆向工程，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中也被稱之為反向或是反求工程。以逆向工程為主的技術(shù)，是數(shù)字化技術(shù)、制造技術(shù)、重建技術(shù)的總體稱呼。其中，數(shù)字化技術(shù)以CAD模型相關(guān)技術(shù)為主;制造技術(shù)以產(chǎn)品制造為主;重建技術(shù)以幾何模型為主。逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)廣泛。其一，航空領(lǐng)域。受學(xué)科發(fā)展的影響，部分產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，需要在試驗(yàn)測(cè)試后，方可對(duì)工件模型進(jìn)行定型。此類產(chǎn)品，包括航空器外形及其發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等[1]。其二，模具工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于古物或是藝術(shù)品的修復(fù)，由于此類物品多數(shù)是以手工制造為主的，其外形相對(duì)復(fù)雜，所以修復(fù)時(shí)可利用逆向工程技術(shù)，將使用者的身體作為原始的設(shè)計(jì)依據(jù)，構(gòu)建幾何模型。由此能夠看出，逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域較多，是引進(jìn)技術(shù)的重要途徑之一。

3逆向工程技術(shù)在三代與二代飛機(jī)修理中的應(yīng)用

3.1? 三代飛機(jī)修理中逆向工程技術(shù)的應(yīng)用

分析逆向工程技術(shù)在三代飛機(jī)修理中的應(yīng)用時(shí)，以深圳航空有限責(zé)任公司中一架正處于維修中的三代機(jī)為主展開探討。經(jīng)過檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)三代機(jī)中不少受力的大件，都出現(xiàn)不同程度的裂紋，且裂紋條數(shù)較多。比如，1墻的左側(cè)裂紋有10條，2墻的右側(cè)裂紋有13條，18框的裂紋有30余條。因維修機(jī)屬于三代機(jī)，作為跨代修理產(chǎn)品，一般修理企業(yè)的修理方式都比較嚴(yán)格和謹(jǐn)慎[2]。依據(jù)飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造要求，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的所有裂紋，必須以特制加強(qiáng)件的方式，對(duì)裂紋進(jìn)行結(jié)構(gòu)式的補(bǔ)強(qiáng)處理，制造與出現(xiàn)裂紋裝配的加強(qiáng)件，且盡量控制加強(qiáng)件、被修理區(qū)域的接觸面，將其接觸面積控制在0.11mm之內(nèi)。不過，此種型號(hào)的飛機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，并沒有數(shù)模，未在圖紙上明確尺寸，部件在制造時(shí)多數(shù)情況是根據(jù)模線樣板制造而成的。在飛行過程中，部分部件可能也會(huì)發(fā)生變形。因而，飛機(jī)修理人員需要依據(jù)測(cè)量結(jié)果，以繪畫的形式將裂紋情況加以表現(xiàn)。機(jī)上的空間相對(duì)狹窄，裂紋多呈現(xiàn)出小盒狀，在飛機(jī)內(nèi)部的修理人員基本無法做到行動(dòng)自如，無法獲取所需尺寸。

依據(jù)實(shí)際遭遇到的修理困難，深圳航空有限責(zé)任公司修理部門決定

采取逆向工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件尺寸的獲取。經(jīng)過與逆向工程技術(shù)設(shè)備廠家的溝通、調(diào)研等，從較為全面的角度上明確逆向掃描設(shè)備的使用情況，并分析了該技術(shù)應(yīng)用于三代飛機(jī)修理中的可行性。修理時(shí)，由飛機(jī)修理人員應(yīng)用熒光筆，將裂紋處進(jìn)行標(biāo)注。掃描人員應(yīng)用逆向掃描設(shè)備，對(duì)所標(biāo)記的裂紋加以掃描。設(shè)計(jì)人員依據(jù)掃描結(jié)果，確定計(jì)算機(jī)中顯示的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)中有效部位數(shù)據(jù)。同時(shí)，要求掃描人員盡快將缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)全，獲得裂紋的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。借助CATIA軟件中的相關(guān)模塊、軟件測(cè)量等，將加強(qiáng)件數(shù)模設(shè)計(jì)出來，由數(shù)控實(shí)操，制出實(shí)體零件。從標(biāo)記裂紋到完成加強(qiáng)件的制造，花費(fèi)半個(gè)月時(shí)間。且經(jīng)過實(shí)際安裝及檢驗(yàn)，所制造的加強(qiáng)件符合技術(shù)要求，并縮短了飛機(jī)的修理周期。

3.2? 二代飛機(jī)修理中逆向工程技術(shù)的應(yīng)用

逆向工程技術(shù)在二代飛機(jī)修理中，也有較為普遍的應(yīng)用。二代飛機(jī)修理常見的問題，多是無圖件或是需要更換零件，此類零件是需要按照模線樣板制造出來的。在研究過程中，以深圳航空有限責(zé)任公司一架正處于維修中的二代機(jī)為主，經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)二代機(jī)垂尾前梁的零件根部，產(chǎn)生裂紋，需要對(duì)該零件更換。經(jīng)過查詢制造圖紙后，發(fā)現(xiàn)該零件是根據(jù)模線的樣板制造而成的，并不了解主要尺寸。一般針對(duì)此種問題的修理方案，都是從供應(yīng)商處重新購(gòu)置零件更換。但是，該零件在市場(chǎng)上已經(jīng)停產(chǎn)，模線的樣板早已丟失，檢驗(yàn)表夾具也被損壞?；诖朔N情況，需要依靠于深圳航空有限責(zé)任公司的加工經(jīng)驗(yàn)，提出合理的維修方案。通過討論，傳統(tǒng)以損壞件為樣本件，定點(diǎn)定位毛料、劃線，粗加工預(yù)留量及打磨等獲取新零件的方式，加工周期相對(duì)較長(zhǎng)，曲面精度并不高，可能會(huì)對(duì)裝機(jī)的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

因而，綜合討論結(jié)果，深圳航空有限責(zé)任公司決定應(yīng)用逆向工程技術(shù)的方式，對(duì)新零件進(jìn)行加工。由飛機(jī)修理人員手持三維激光掃描儀，對(duì)損壞的零件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在此過程中，對(duì)于零件前后點(diǎn)云精度的控制，以軟件操作實(shí)現(xiàn)。在獲取所需要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，要在處理數(shù)據(jù)的同時(shí)備份數(shù)據(jù)。利用CATIA軟件，從逆向角度構(gòu)建出三維的數(shù)據(jù)模，將二維工程圖紙投影出來，與損壞零件的圖紙進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)對(duì)比后，及時(shí)補(bǔ)充缺少的尺寸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)零件圖紙的完善。加工零件時(shí)，要嚴(yán)格遵循深圳航空有限責(zé)任公司關(guān)于保證零件質(zhì)量的文件，對(duì)材料性能進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)應(yīng)力進(jìn)行釋放，對(duì)制成的零件進(jìn)行噴漆等，制造出新的零件。由航空專家對(duì)制造出的新零件進(jìn)行評(píng)審，確定所制造出來的零件符合二代飛機(jī)損壞零件的需要，允許安裝。且經(jīng)過實(shí)際的調(diào)試和試用表明，新制造出來的零件可滿足飛行要求。

4飛機(jī)修理保障裝備制造中對(duì)逆向工程技術(shù)的應(yīng)用

逆向工程技術(shù)在飛機(jī)修理保障裝備制造中的應(yīng)用，作用也比較明顯。一般來說，新機(jī)試修時(shí)，飛機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)多種問題。諸如保障工裝的圖紙丟失，模具的圖紙缺失，模具零件無法調(diào)撥等等。發(fā)生上述問題時(shí)，通常需要由飛機(jī)零件的設(shè)計(jì)人員出面，前往飛機(jī)制造的主機(jī)廠或是設(shè)備廠等部門，及時(shí)測(cè)繪復(fù)制工裝或是模具。而對(duì)于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、測(cè)量難度較大的零件，即便是飛機(jī)設(shè)計(jì)人員也很難保證依據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)所制造的產(chǎn)品，在飛機(jī)修理中有較高的可靠性。此種情況下，就可應(yīng)用逆向工程技術(shù)。該技術(shù)，能夠從效率、準(zhǔn)確性的角度上，完成對(duì)工裝或是模具的測(cè)繪。借助逆向工程技術(shù)完成逆向建模后，所構(gòu)建的三維立體模型，可以幫助飛機(jī)修理技術(shù)人員更容易、更快速的理解設(shè)計(jì)特點(diǎn)，掌握修理人員的建議，結(jié)合實(shí)際情況及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)加以改進(jìn)。綜合來看，借助逆向工程技術(shù)，可以為深圳航空有限責(zé)任公司數(shù)字化工裝設(shè)計(jì)發(fā)展，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.結(jié)語

現(xiàn)階段，逆向工程技術(shù)在深圳航空有限責(zé)任公司已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，且其應(yīng)用效果也已經(jīng)得到了證實(shí)。通過對(duì)逆向工程技術(shù)在三代機(jī)、二代機(jī)零件維修中的應(yīng)用，證實(shí)逆向工程技術(shù)可提高零件加工的精準(zhǔn)度，在飛機(jī)修理中的應(yīng)用可行性較高。不過，從整體上來看，航空修理企業(yè)的整體行業(yè)發(fā)展仍處于發(fā)展中階段。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在發(fā)展過程中仍需要借助對(duì)其他成熟制造技術(shù)的挖掘和應(yīng)用，為逆向工程技術(shù)的應(yīng)用提供支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 鄧秀全，黃繼斌.真空技術(shù)在飛機(jī)整體油箱口蓋修理中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)（理論版），2019，000（014）：1-3.

[2]?? 王祎，王哲峰，李志歆，等.逆向三維數(shù)字技術(shù)在復(fù)雜復(fù)合材料修理中的應(yīng)用[J].航空維修與工程，2019，000（003）：37-39.

作者簡(jiǎn)介：

張艷軍（1984～），男，黑龍江綏化人，工程師，從事飛機(jī)維修研究。