一文看懂航空发动机整机安装有这么多讲究！-航佳技术
飞机制造是一项技术难度大、过程非常复杂的的工程，在现代飞机制造中，装配已经占到了整个飞机制造周期中总工作量的一半以上。由于飞机零部件尺寸大、结构精密复杂、数量繁多，装配环节的自动化程度一直处于较低的水平，劳动密集且耗时耗力的装配工作已经成为提高飞机制造质量和效率、降低成本的最大障碍。
F-35战斗机发动机整机安装
航空发动机是飞机动力系统的核心，发动机安装在飞机装配中占有重要地位，安装质量对飞机性能有着很大影响。如图所示，航空发动机具有体积重量大、结构精密复杂、安装间隙小等特点，且表面布满复杂的管路维纳斯起义，安装轨迹复杂，使得高质量、高效率的发动机安装成为飞机装配中最大的难点之一。目前国内普遍采用手工模式进行航空发动机的安装作业幽灵蛞蝓，其主要存在以下几个方面的问题。
（1）自动化程度低：在整个发动机安装过程中，只能依靠人力对发动机的位置姿态反复进行手动调整，且不能多轴联动调整，耗时耗力，劳动强度大。
（2）调姿精度低：发动机的位置姿态调整过程中没有精准的伺服控制程志明，只能依靠人的操作经验金氏漂流记，没有精确的测量与反馈，只能依靠人的目视观察，精度低，可靠性差，且容易磕碰发动机冯改朵。
（3）安装效率低：发动机的安装需要多人协同观察和操作太湖冤魂事件，且容易发生误操作和返工，安装一台发动机需要数个小时。国内的航空发动机手工安装模式仍处于比较低的技术水平，而国外飞机制造公司如洛克希德·马丁、波音、空客等，都在航空发动机安装中应用了自动化安装方法和装备，大大提高了发动机安装的质量和效率。
航空发动机数控安装多轴调姿平台
1 航空发动机安装动作要求和调姿分析
理论上为一近似梯形折线轨迹卡迪琳娜。由于发动机和安装舱的结构特点以及初始位姿的随机性和不确定性，在航空发动机的安装过程中，需要在沿安装舱轴线的竖直剖面内，对发动机的俯仰姿态进行实时调整。
在航空发动机安装前和安装过程中，要能够始终保证航空发动机与机身安装舱的轴心对准，这是发动机成功安装的必要条件。
航空发动机轴心对准示意图
除了俯仰姿态调整和轴心对准，在航空发动机的安装中，还需要对其绕轴线的转动进行调整，以及向机身安装舱内的推进。
为了实现发动机的高效精准安装，航空发动机数控安装应能够实现对发动机6 个空间自由度的位置姿态的精准调整，应能够在发动机安装过程中对发动机位置姿态进行实时监测和反馈控制。
2 航空发动机数控安装多轴调姿平台
航空发动机数控安装架车
按照功能划分，研制的航空发动机数控安装架车包括两大部分：多轴调姿平台和行走底盘车，如图所示。其中多轴调姿平台作为数控安装架车执行发动机数控安装作业的主要机构，有6个空间自由度，根据安装需要可以多轴联动控制，负责航空发动机在安装过程中的位置姿态调整和推进；行走底盘车由电力驱动，并带有液压支腿，负责航空发动机的短途转运和安装前的初始对准，安装过程中由液压支腿进行承载。
多轴调姿平台包括：发动机夹具、平移机构、转台机构、升降俯仰机构，其中平移机构实现发动机垂直于轴心方向的水平偏移，转台机构实现发动机的水平偏摆，承载框架与底盘导轨配合实现发动机沿轴线方向的推进，而发动机其余3个自由度的调整依靠多轴调姿平台的升降俯仰机构来实现。
升降俯仰机构需要实现发动机的竖直偏移、竖直偏摆和沿轴线转动等3 个自由度的调整，采用了4 组“人字形”连杆独立驱动的方案，每组“人字形”连杆顶部均采用关节轴承的连接方式，4 组“人字形”连杆共同支撑转台机构底板。对其空间自由度进行分析，以验证其是否能够满足3个自由度的要求。
航空发动机位置姿态监测系统
在航空发动机的安装过程中，需要对其位置姿态进行实时在线监测并做出反馈调整，为实现这一功能，采用了研制的多视觉监测系统。
姜逸磊多视觉监测系统包括5个部分：圆环标靶、监视摄像头、监测平台、主机、辅助监视摄像头，其中，圆环标靶固定在航空发动机前端，与发动机前端同心，起到确定发动机位置和姿态的作用；监视摄像头固定在安装舱的多个检修口，在发动机安装过程中起到辅助监视作用；监测平台放置在安装舱前端（靠近飞机进气口一侧），将固定在发动机前端的圆环标靶和安装舱轮廓进行图像采集，并将采集结果传输到主机；采用多个辅助监视摄像头，安装在机身适当的位置或窗口，用于辅助监控发动机进入机身后与侧壁的间隙大小等。主机是整个系统的大脑，将采集到的图像进行处理比对，计算出发动机相对于安装舱的位置姿态偏差。
航空发动机数控安装示意图
图5所示为航空发动机数控安装场景示意图，多视觉监测系统与航空发动机数控安装架车的数控系统连接，在发动机安装过程中将计算出的发动机位置姿态偏差反馈给架车数控系统，由其控制多轴数控调姿平台圣衣时代，对发动机的位置姿态进行实时精准调控，推进发动机向机身内安装，直至发动机安装到位。此外，在数控安装过程中，操作者可以根据需要切换至非自动模式，通过数控手麦或数控指令调整发动机的位置姿态，使其满足安装要求。
航空发动机数控安装验证试验
为了验证研制的航空发动机多轴数控安装架车的可行性，联合某飞机制造企业，进行了多次生产现场的航空发动机安装应用验证试验。航空发动机数控安装试验流程，主要包括轴心对准和安装推进，两个过程都包含“监测-反馈- 调整”的机制。
航空发动机数控安装试验流程
航空发动机与机身安装舱的轴心对准献给阿妈的歌，包括初始对准和精对准。首先进行架车与机身的初始对准，驱动架车至发动机安装工位小黑花花闯城堡，架车前端有定位环，调整架车的位置和角度，当定位环与机身安装舱特定位置的外圆轮廓对齐时，使发动机相对于安装舱的偏差处于可调范围内，即完成了架车与机身的初始对准，将液压支腿放下，整个发动机安装过程中由液压支腿承载架车和发动机的重量。
航空发动机的位姿监测系统界面
在轴心精对准过程中，架车数控系统利用多视觉监测系统的反馈信息，控制多轴调姿平台调整发动机的位置姿态欧子欣，如图所示，系统程序中设置了允许误差，包括水平偏移允许误差Δy0，竖直偏移允许误差Δz0，水平偏摆角度允许误差Δθ10 和竖直偏摆角度允许误差Δθ20，当发动机的4个位置姿态偏差全部控制在允许误差范围内时，即完成了发动机与安装舱的轴心对准，然后进入发动机的推进安装作业于文文整容。
发动机数控安装系统界面
在发动机通过数控系统操控缓慢推进安装过程中，多视觉监测系统对发动机的位置姿态进行在线实时监测，并将结果反馈到航空发动机数控安装架车的数控系统，如图所示，当发动机位置姿态偏差在误差范围内时美秀图图，安装过程持续进行；当发动机位置姿态偏差超出了误差范围时，发动机安装工作将暂停，由多轴数控调姿平台对发动机位置姿态进行调整，直到符合误差范围要求，继续执行安装工作，直至发动机安装到位。
在发动机安装验证试验过程中，同时对发动机安装架车沿各轴的发动机位置、姿态调整精度进行了检测，其中沿X 轴、Y 轴、Z 轴直线运动的位置精度采用激光干涉仪进行检测；而绕X 轴、Y 轴、Z 轴的姿态精度等不便于应用激光干涉仪的检测项目，则在轴线两侧布置两台百分表，利用两台百分表的示值差，推算出绕轴线的偏摆角度。将检测结果与数控系统、多视觉监测系统的结果进行对比，即可得出发动机安装的位置、姿态精度能否满足要求。
多次试验结果表明，所采用的航空发动机数控安装方法及其装备，操作轻便，精度高，使航空发动机整机安装效率提高了1 倍以上，位置操控精度可以控制在0.2mm 以内，姿态操控精度控制在20' 以内卡卓刀，能够对发动机的安装过程进行有效监测，避免了安装过程中发动机外缘与机身发动机舱的磕碰。
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