F-35战斗灵活员机整机安装
航空发动机是飞机动力系统的核心，发动机安装在飞机装置中霸占主要地位，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、构造精密繁芜、安装间隙小等特点，且表面布满繁芜的管路，安装轨迹繁芜，使得高质量、高效率的发动机安装成为飞机装置中最大的难点之一。目前海内普遍采取手工模式进行航空发动机的安伪装业，其紧张存在以下几个方面的问题。
（1）自动化程度低：在全体发动机安装过程中，只能依赖人力对发动机的位置姿态反复进行手动调度，且不能多轴联动调度，耗时耗力，劳动强度大。
（2）调姿精度低：发动机的位置姿态调度过程中没有精准的伺服掌握，只能依赖人的操作履历，没有精确的丈量与反馈，只能依赖人的目视不雅观察，精度低，可靠性差，且随意马虎磕碰发动机。
（3）安装效率低：发动机的安装须要多人协同不雅观察和操作，且随意马虎发生误操作和返工，安装一台发动机须要数个小时。海内的航空发动机手工安装模式仍处于比较低的技能水平，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运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哀求和调姿剖析
某航空发动机安装轨迹
所示为海内某型航空发动机安装轨迹示意图，理论上为一近似梯形折线轨迹。由于发动机和安装舱的构造特点以及初始位姿的随机性和不愿定性，在航空发动机的安装过程中，须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度。
在航空发动机安装前和安装过程中，要能够始终担保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
除了俯仰姿态调度和轴心对准，在航空发动机的安装中，还须要对其绕轴线的迁徙改变进行调度，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度，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掌握。
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。个中多轴调姿平台作为数控安装架车实行发动机数控安伪装业的紧张机构，有6个空间自由度，根据安装须要可以多轴联动掌握，卖力航空发动机在安装过程中的位置姿态调度和推进；行走底盘车由电力驱动，并带有液压支腿，卖力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，个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合营实现发动机沿轴线方向的推进，而发动机别的3个自由度的调度依赖多轴调姿平台的升降俯仰机构来实现。
升降俯仰机构须要实现发动机的竖直偏移、竖直偏摆和沿轴线迁徙改变等3 个自由度的调度，采取了4 组“人字形”连杆独立驱动的方案，每组“人字形”连杆顶部均采取枢纽关头轴承的连接办法，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剖析，以验证其是否能够知足3个自由度的哀求。
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，须要对其位置姿态进行实时在线监测并做出反馈调度，为实现这一功能，采取了研制的多视觉监测系统。
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、赞助监视摄像头，个中，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浸染；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赞助监视浸染；监测平台放置在安装舱前端（靠近飞机进气口一侧），将固定在发动机前真个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；采取多个赞助监视摄像头，安装在机身适当的位置或窗口，用于赞助监控发动机进入机身后与侧壁的间隙大小等。主机是全体系统的大脑，将采集到的图像进行处理比对，打算出发动机相对付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打算出的发动机位置姿态偏差反馈给架车数控系统，由其掌握多轴数控调姿平台，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，操作者可以根据须要切换至非自动模式，通过数控手麦或数控指令调度发动机的位置姿态，使其知足安装哀求。
航空发动机数控安装验证明验
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运用验证明验。如图6 所示为航空发动机数控安装试验流程，紧张包括轴心对准和安装推进，两个过程都包含“监测-反馈- 调度”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，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，架车前端有定位环，调度架车的位置和角度，当定位环与机身安装舱特定位置的外圆轮廓对齐时，使发动机相对付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，全体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，掌握多轴调姿平台调度发动机的位置姿态，如图所示，系统程序中设置了许可偏差，包括水平偏移许可偏差Δy0，竖直偏移许可偏差Δz0，水平偏摆角度许可偏差Δθ10 和竖直偏摆角度许可偏差Δθ20，当发动机的4个位置姿态偏差全部掌握在许可偏差范围内时，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伪装业。
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偏差范围内时，安装过程持续进行；当发动机位置姿态偏差超出了偏差范围时，发动机安装事情将停息，由多轴数控调姿平台对发动机位置姿态进行调度，直到符合偏差范围哀求，连续实行安装事情，直至发动机安装到位。
在发动机安装验证明验过程中，同时对发动机安装架车沿各轴的发动机位置、姿态调度精度进行了检测，个中沿X 轴、Y 轴、Z 轴直线运动的位置精度采取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运用激光干涉仪的检测项目，则在轴线两侧支配两台百分表，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比拟，即可得出发动机安装的位置、姿态精度能否知足哀求。
多次试验结果表明，所采取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，位置操控精度可以掌握在0.2mm 以内，姿态操控精度掌握在20' 以内，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。
