逆向工程技術在飛機修理中的應用

摘要：近年來，飛機逐漸成為人們出行方式之一。因而，定期對飛機進行修理以保障飛行安全，是尤為必要的。飛機在修理過程中，需要引入相對成熟的制造技術，避免延長修理周期。基于此，本研究首先闡述逆向工程技術及其應用領域。其次，分析逆向工程技術在三代與二代飛機修理中的應用。最后，研究飛機修理保障裝備制造中對逆向工程技術的應用。

關鍵詞：逆向工程技術;飛機修理;裝備制造

1.引言

信息化時代下，逆向工程技術逐漸受到各界的關注與重視。該技術，主要是借助對實物的測量，以三維建模的方式對實物CAD模型進行重構的過程。關于逆向工程技術發(fā)展的源頭，始于上世紀八十年代的歐美國家，興起行業(yè)以學校和工業(yè)為主。隨著時代的發(fā)展，各國都開始重視逆向工程技術的研究。目前，逆向工程技術已經(jīng)被廣泛的應用到醫(yī)療領域、機械制造領域中。在飛機修理中，該技術能夠從提高零件加工精度層面，確保飛機正常運行。由此能夠看出，本研究具有現(xiàn)實性價值。

2逆向工程技術及其應用領域

逆向工程，在學術領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，是數(shù)字化技術、制造技術、重建技術的總體稱呼。其中，數(shù)字化技術以CAD模型相關技術為主;制造技術以產(chǎn)品制造為主;重建技術以幾何模型為主。逆向工程技術的應用領域相對廣泛。其一，航空領域。受學科發(fā)展的影響，部分產(chǎn)品在設計過程中，需要在試驗測試后，方可對工件模型進行定型。此類產(chǎn)品，包括航空器外形及其發(fā)動機渦輪葉片等[1]。其二，模具工業(yè)領域。對于古物或是藝術品的修復，由于此類物品多數(shù)是以手工制造為主的，其外形相對復雜，所以修復時可利用逆向工程技術，將使用者的身體作為原始的設計依據(jù)，構建幾何模型。由此能夠看出，逆向工程技術的應用領域較多，是引進技術的重要途徑之一。

3逆向工程技術在三代與二代飛機修理中的應用

3.1? 三代飛機修理中逆向工程技術的應用

分析逆向工程技術在三代飛機修理中的應用時，以深圳航空有限責任公司中一架正處于維修中的三代機為主展開探討。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)三代機中不少受力的大件，都出現(xiàn)不同程度的裂紋，且裂紋條數(shù)較多。比如，1墻的左側裂紋有10條，2墻的右側裂紋有13條，18框的裂紋有30余條。因維修機屬于三代機，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格和謹慎[2]。依據(jù)飛機的設計制造要求，檢測發(fā)現(xiàn)的所有裂紋，必須以特制加強件的方式，對裂紋進行結構式的補強處理，制造與出現(xiàn)裂紋裝配的加強件，且盡量控制加強件、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，此種型號的飛機在設計制造時，并沒有數(shù)模，未在圖紙上明確尺寸，部件在制造時多數(shù)情況是根據(jù)模線樣板制造而成的。在飛行過程中，部分部件可能也會發(fā)生變形。因而，飛機修理人員需要依據(jù)測量結果，以繪畫的形式將裂紋情況加以表現(xiàn)。機上的空間相對狹窄，裂紋多呈現(xiàn)出小盒狀，在飛機內(nèi)部的修理人員基本無法做到行動自如，無法獲取所需尺寸。

依據(jù)實際遭遇到的修理困難，深圳航空有限責任公司修理部門決定

采取逆向工程技術，實現(xiàn)對零件尺寸的獲取。經(jīng)過與逆向工程技術設備廠家的溝通、調(diào)研等，從較為全面的角度上明確逆向掃描設備的使用情況，并分析了該技術應用于三代飛機修理中的可行性。修理時，由飛機修理人員應用熒光筆，將裂紋處進行標注。掃描人員應用逆向掃描設備，對所標記的裂紋加以掃描。設計人員依據(jù)掃描結果，確定計算機中顯示的所有點云數(shù)據(jù)中有效部位數(shù)據(jù)。同時，要求掃描人員盡快將缺失數(shù)據(jù)補全，獲得裂紋的點云數(shù)據(jù)。借助CATIA軟件中的相關模塊、軟件測量等，將加強件數(shù)模設計出來，由數(shù)控實操，制出實體零件。從標記裂紋到完成加強件的制造，花費半個月時間。且經(jīng)過實際安裝及檢驗，所制造的加強件符合技術要求，并縮短了飛機的修理周期。

3.2? 二代飛機修理中逆向工程技術的應用

逆向工程技術在二代飛機修理中，也有較為普遍的應用。二代飛機修理常見的問題，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，以深圳航空有限責任公司一架正處于維修中的二代機為主，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)二代機垂尾前梁的零件根部，產(chǎn)生裂紋，需要對該零件更換。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。一般針對此種問題的修理方案，都是從供應商處重新購置零件更換。但是，該零件在市場上已經(jīng)停產(chǎn)，模線的樣板早已丟失，檢驗表夾具也被損壞。基于此種情況，需要依靠于深圳航空有限責任公司的加工經(jīng)驗，提出合理的維修方案。通過討論，傳統(tǒng)以損壞件為樣本件，定點定位毛料、劃線，粗加工預留量及打磨等獲取新零件的方式，加工周期相對較長，曲面精度并不高，可能會對裝機的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

因而，綜合討論結果，深圳航空有限責任公司決定應用逆向工程技術的方式，對新零件進行加工。由飛機修理人員手持三維激光掃描儀，對損壞的零件進行數(shù)據(jù)采集。在此過程中，對于零件前后點云精度的控制，以軟件操作實現(xiàn)。在獲取所需要的點云數(shù)據(jù)后，要在處理數(shù)據(jù)的同時備份數(shù)據(jù)。利用CATIA軟件，從逆向角度構建出三維的數(shù)據(jù)模，將二維工程圖紙投影出來，與損壞零件的圖紙進行對比。經(jīng)對比后，及時補充缺少的尺寸，進一步實現(xiàn)對零件圖紙的完善。加工零件時，要嚴格遵循深圳航空有限責任公司關于保證零件質(zhì)量的文件，對材料性能進行檢驗，對應力進行釋放，對制成的零件進行噴漆等，制造出新的零件。由航空專家對制造出的新零件進行評審，確定所制造出來的零件符合二代飛機損壞零件的需要，允許安裝。且經(jīng)過實際的調(diào)試和試用表明，新制造出來的零件可滿足飛行要求。

4飛機修理保障裝備制造中對逆向工程技術的應用

逆向工程技術在飛機修理保障裝備制造中的應用，作用也比較明顯。一般來說，新機試修時，飛機可能會出現(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，通常需要由飛機零件的設計人員出面，前往飛機制造的主機廠或是設備廠等部門，及時測繪復制工裝或是模具。而對于結構相對復雜、測量難度較大的零件，即便是飛機設計人員也很難保證依據(jù)測繪數(shù)據(jù)所制造的產(chǎn)品，在飛機修理中有較高的可靠性。此種情況下，就可應用逆向工程技術。該技術，能夠從效率、準確性的角度上，完成對工裝或是模具的測繪。借助逆向工程技術完成逆向建模后，所構建的三維立體模型，可以幫助飛機修理技術人員更容易、更快速的理解設計特點，掌握修理人員的建議，結合實際情況及時對設計加以改進。綜合來看，借助逆向工程技術，可以為深圳航空有限責任公司數(shù)字化工裝設計發(fā)展，奠定堅實的基礎。

5.結語

現(xiàn)階段，逆向工程技術在深圳航空有限責任公司已經(jīng)得到廣泛的應用，且其應用效果也已經(jīng)得到了證實。通過對逆向工程技術在三代機、二代機零件維修中的應用，證實逆向工程技術可提高零件加工的精準度，在飛機修理中的應用可行性較高。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)字化技術的發(fā)展基礎相對薄弱，在發(fā)展過程中仍需要借助對其他成熟制造技術的挖掘和應用，為逆向工程技術的應用提供支撐。

參考文獻：

[1]?? 鄧秀全，黃繼斌.真空技術在飛機整體油箱口蓋修理中的應用研究[J].中國戰(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)字技術在復雜復合材料修理中的應用[J].航空維修與工程，2019，000（003）：37-39.

作者簡介：

張艷軍（1984～），男，黑龍江綏化人，工程師，從事飛機維修研究。