逆向工程技术在飞机修理中的应用

摘要：近年来，飞机逐渐成为人们出行方式之一。因而，定期对飞机进行修理以保障飞行安全，是尤为必要的。飞机在修理过程中，需要引入相对成熟的制造技术，避免延长修理周期。基于此，本研究首先阐述逆向工程技术及其应用领域。其次，分析逆向工程技术在三代与二代飞机修理中的应用。最后，研究飞机修理保障装备制造中对逆向工程技术的应用。

关键词：逆向工程技术;飞机修理;装备制造

1.引言

信息化时代下，逆向工程技术逐渐受到各界的关注与重视。该技术，主要是借助对实物的测量，以三维建模的方式对实物CAD模型进行重构的过程。关于逆向工程技术发展的源头，始于上世纪八十年代的歐美国家，兴起行业以学校和工业为主。随着时代的发展，各国都开始重视逆向工程技术的研究。目前，逆向工程技术已经被广泛的应用到医疗领域、机械制造领域中。在飞机修理中，该技术能够从提高零件加工精度层面，确保飞机正常运行。由此能够看出，本研究具有现实性价值。

2逆向工程技术及其应用领域

逆向工程，在学术领域中也被称之为反向或是反求工程。以逆向工程为主的技术，是数字化技术、制造技术、重建技术的总体称呼。其中，数字化技术以CAD模型相关技术为主;制造技术以产品制造为主;重建技术以几何模型为主。逆向工程技术的应用领域相对广泛。其一，航空领域。受学科发展的影响，部分产品在设计过程中，需要在试验测试后，方可对工件模型进行定型。此类产品，包括航空器外形及其发动机涡轮叶片等[1]。其二，模具工业领域。对于古物或是艺术品的修复，由于此类物品多数是以手工制造为主的，其外形相对复杂，所以修复时可利用逆向工程技术，将使用者的身体作为原始的设计依据，构建几何模型。由此能够看出，逆向工程技术的应用领域较多，是引进技术的重要途径之一。

3逆向工程技术在三代与二代飞机修理中的应用

3.1  三代飞机修理中逆向工程技术的应用

分析逆向工程技术在三代飞机修理中的应用时，以深圳航空有限责任公司中一架正处于维修中的三代机为主展开探讨。经过检测，发现三代机中不少受力的大件，都出现不同程度的裂纹，且裂纹条数较多。比如，1墙的左侧裂纹有10条，2墙的右侧裂纹有13条，18框的裂纹有30余条。因维修机属于三代机，作为跨代修理产品，一般修理企业的修理方式都比较严格和谨慎[2]。依据飞机的设计制造要求，检测发现的所有裂纹，必须以特制加强件的方式，对裂纹进行结构式的补强处理，制造与出现裂纹装配的加强件，且尽量控制加强件、被修理区域的接触面，将其接触面积控制在0.11mm之内。不过，此种型号的飞机在设计制造时，并没有数模，未在图纸上明确尺寸，部件在制造时多数情况是根据模线样板制造而成的。在飞行过程中，部分部件可能也会发生变形。因而，飞机修理人员需要依据测量结果，以绘画的形式将裂纹情况加以表现。机上的空间相对狭窄，裂纹多呈现出小盒状，在飞机内部的修理人员基本无法做到行动自如，无法获取所需尺寸。

依据实际遭遇到的修理困难，深圳航空有限责任公司修理部门决定

采取逆向工程技术，实现对零件尺寸的获取。经过与逆向工程技术设备厂家的沟通、调研等，从较为全面的角度上明确逆向扫描设备的使用情况，并分析了该技术应用于三代飞机修理中的可行性。修理时，由飞机修理人员应用荧光笔，将裂纹处进行标注。扫描人员应用逆向扫描设备，对所标记的裂纹加以扫描。设计人员依据扫描结果，确定计算机中显示的所有点云数据中有效部位数据。同时，要求扫描人员尽快将缺失数据补全，获得裂纹的点云数据。借助CATIA软件中的相关模块、软件测量等，将加强件数模设计出来，由数控实操，制出实体零件。从标记裂纹到完成加强件的制造，花费半个月时间。且经过实际安装及检验，所制造的加强件符合技术要求，并缩短了飞机的修理周期。

3.2  二代飞机修理中逆向工程技术的应用

逆向工程技术在二代飞机修理中，也有较为普遍的应用。二代飞机修理常见的问题，多是无图件或是需要更换零件，此类零件是需要按照模线样板制造出来的。在研究过程中，以深圳航空有限责任公司一架正处于维修中的二代机为主，经过检测发现二代机垂尾前梁的零件根部，产生裂纹，需要对该零件更换。经过查询制造图纸后，发现该零件是根据模线的样板制造而成的，并不了解主要尺寸。一般针对此种问题的修理方案，都是从供应商处重新购置零件更换。但是，该零件在市场上已经停产，模线的样板早已丢失，检验表夹具也被损坏。基于此种情况，需要依靠于深圳航空有限责任公司的加工经验，提出合理的维修方案。通过讨论，传统以损坏件为样本件，定点定位毛料、划线，粗加工预留量及打磨等获取新零件的方式，加工周期相对较长，曲面精度并不高，可能会对装机的质量产生影响。

因而，综合讨论结果，深圳航空有限责任公司决定应用逆向工程技术的方式，对新零件进行加工。由飞机修理人员手持三维激光扫描仪，对损坏的零件进行数据采集。在此过程中，对于零件前后点云精度的控制，以软件操作实现。在获取所需要的点云数据后，要在处理数据的同时备份数据。利用CATIA软件，从逆向角度构建出三维的数据模，将二维工程图纸投影出来，与损坏零件的图纸进行对比。经对比后，及时补充缺少的尺寸，进一步实现对零件图纸的完善。加工零件时，要严格遵循深圳航空有限责任公司关于保证零件质量的文件，对材料性能进行检验，对应力进行释放，对制成的零件进行喷漆等，制造出新的零件。由航空专家对制造出的新零件进行评审，确定所制造出来的零件符合二代飞机损坏零件的需要，允许安装。且经过实际的调试和试用表明，新制造出来的零件可满足飞行要求。

4飞机修理保障装备制造中对逆向工程技术的应用

逆向工程技术在飞机修理保障装备制造中的应用，作用也比较明显。一般来说，新机试修时，飞机可能会出现多种问题。诸如保障工装的图纸丢失，模具的图纸缺失，模具零件无法调拨等等。发生上述问题时，通常需要由飞机零件的设计人员出面，前往飞机制造的主机厂或是设备厂等部门，及时测绘复制工装或是模具。而对于结构相对复杂、测量难度较大的零件，即便是飞机设计人员也很难保证依据测绘数据所制造的产品，在飞机修理中有较高的可靠性。此种情况下，就可应用逆向工程技术。该技术，能够从效率、准确性的角度上，完成对工装或是模具的测绘。借助逆向工程技术完成逆向建模后，所构建的三维立体模型，可以帮助飞机修理技术人员更容易、更快速的理解设计特点，掌握修理人员的建议，结合实际情况及时对设计加以改进。综合来看，借助逆向工程技术，可以为深圳航空有限责任公司数字化工装设计发展，奠定坚实的基础。

5.结语

现阶段，逆向工程技术在深圳航空有限责任公司已经得到广泛的应用，且其应用效果也已经得到了证实。通过对逆向工程技术在三代机、二代机零件维修中的应用，证实逆向工程技术可提高零件加工的精准度，在飞机修理中的应用可行性较高。不过，从整体上来看，航空修理企业的整体行业发展仍处于发展中阶段。数字化技术的发展基础相对薄弱，在发展过程中仍需要借助对其他成熟制造技术的挖掘和应用，为逆向工程技术的应用提供支撑。

参考文献：

[1]   邓秀全，黄继斌.真空技术在飞机整体油箱口盖修理中的应用研究[J].中国战略新兴产业（理论版），2019，000（014）：1-3.

[2]   王祎，王哲峰，李志歆，等.逆向三维数字技术在复杂复合材料修理中的应用[J].航空维修与工程，2019，000（003）：37-39.

作者简介：

张艳军（1984～），男，黑龙江绥化人，工程师，从事飞机维修研究。