[發明專利]一種基于T樣條的飛機蒙皮無縫成型方法及裝置

有效

• 申請號: 202011079623.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112699455B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 王愛增;常恒;王偉;趙罡
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06T17/20;G06T17/30;G06T19/20;G06F113/28
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 涂琪順

本發明提供一種基于T樣條的飛機蒙皮無縫成型方法，首先按照飛機蒙皮的尺寸要求構建基于T樣條的機身結構，然后在機身結構的基礎上，對機身結構的尾翼和側翼位置的網格進行拉伸操作，并在機身和尾翼、機身和側翼的連接處增加T樣條控制點，從而實現一張T樣條曲面構建出完整的飛機蒙皮，通過引入T樣條曲面代替傳統的NURBS曲面的飛機蒙皮成型模式，能夠使拓撲層面與飛機結構設計需求相協調，并大幅減少飛機蒙皮模型的數據量，刪除大量不攜帶幾何信息的控制點，從而有效提高蒙皮表面局部的光順性，解決NURBS曲面的飛機蒙皮成型方法存在的拓撲結構與飛機結構設計需求不協調、模型數據量冗余、蒙皮表面光順性差的問題。

技術領域

本發明涉及計算機輔助幾何設計領域，特別是涉及一種基于T樣條的飛機蒙皮無縫成型方法及裝置。

背景技術

飛機蒙皮是指包圍在飛機骨架結構外且用粘接劑或鉚釘固定于骨架上，形成飛機氣動力外形的維形構件。飛機蒙皮與骨架所構成的蒙皮結構具有較大承載力及剛度，而自重卻很輕，起到承受和傳遞氣動載荷的作用。蒙皮承受空氣動力作用后將作用力傳遞到相連的機身機翼骨架上，受力復雜，加之蒙皮直接與外界接觸，所以不僅要求蒙皮材料強度高、塑性好，還要求表面光滑，有較高的抗蝕能力，因此，飛機蒙皮的設計尤為重要。

現有的飛機蒙皮成型方法，大多采用非均勻有理B樣條曲面(簡稱NURBS 曲面)成型方法，而NURBS曲面成型的飛機蒙皮存在以下三大嚴重缺陷：(1) NURBS曲面拓撲結構單一，與飛機自身空氣動力學設計不匹配。源于NURBS 自身的參數域為一個整體，沒有局部細化。(2)三維模型數據冗余。在NURBS 曲面中控制點必須在拓撲上位于矩形網格中，這意味著一般情況下，會產生大量的冗余控制點，它們將不攜帶任何重要的幾何信息。(3)基于NURBS的飛機各蒙皮設計成型的過程繁瑣，且拼接處不連續，光順性差。在設計層面就不連續的曲面，在從制造進展到實際裝配的工程領域時就會出現誤差的積累情況。在傳統的飛機裝配過程中，為保證飛機裝配的質量，通常采用大量復雜硬性的專用定位工裝，如用于飛機壁板裝配的剛性型架和內外形卡板等。這種傳統的定位工裝存在較多局限性的同時還無法解決設計層面的不連續性問題。

因此，目前亟需一種新型的飛機蒙皮成型方法，以解決現有飛機蒙皮成型方法存在的上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于T樣條的飛機蒙皮無縫成型方法及裝置，通過引入T樣條曲面代替NURBS曲面的飛機蒙皮成型模式，使拓撲層面與飛機結構設計需求相協調，大幅減少飛機蒙皮模型的數據量，刪除大量不攜帶幾何信息的控制點，并有效提高蒙皮表面局部的光順性，從而解決NURBS曲面的飛機蒙皮成型方法存在的拓撲結構與飛機結構設計需求不協調、模型數據量冗余、蒙皮表面光順性差的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于T樣條的飛機蒙皮無縫成型方法，包括以下具體步驟：

根據飛機整體尺寸要求，分別獲得飛機的機身、尾翼和側翼的尺寸數據；

根據所述機身的尺寸數據構建基于T樣條的機身結構；

根據所述尾翼的尺寸數據，在所述機身結構基礎上構建基于T樣條的尾翼結構；

根據所述側翼的尺寸數據，在所述機身結構基礎上構建基于T樣條的側翼結構；

將所述機身結構、所述尾翼結構和所述側翼結構結合，得到T樣條飛機蒙皮曲面；

利用平均曲率云圖對所述T樣條飛機蒙皮曲面進行分析，確定所述T樣條飛機蒙皮曲面的光順程度。

可選的，所述根據所述機身的尺寸數據構建基于T樣條的機身結構，包括：

根據所述機身的尺寸數據，按照長×寬×高的尺寸構建具有T-mesh結構的管狀的機身結構。

可選的，所述T-mesh結構是由控制點組成的外表面為網格的中空結構。