飛機靜氣彈風洞試驗模型制造規(guī)范

1T/CASMEXXXX—XXXX飛機靜氣彈風洞試驗模型制造規(guī)范本文件規(guī)定了飛機靜氣彈風洞試驗模型制造規(guī)范的術語和定義、基本要求、結構與尺寸、原材料與標準件的選擇、模型加工、檢測規(guī)則、裝配與運輸。本文件適用于飛機靜氣彈風洞試驗模型的生產制造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T70.1內六角圓柱頭螺釘GB/T1449纖維增強塑料彎曲性能試驗方法GB/T3077合金結構鋼GB/T3354定向纖維增強聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法GB/T3355聚合物基復合材料縱橫剪切試驗方法GB/T3880.2一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第2部分：力學性能GB/T15519化學轉化膜鋼鐵黑色氧化膜規(guī)范和試驗方法GB/T39247增材制造金屬制件熱處理工藝規(guī)范GB/T30969聚合物基復合材料短梁剪切強度試驗方法GJB569A高速風洞模型設計準則NB/T47013.3承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測NB/T47013.4承壓設備無損檢測第4部分：磁粉檢測HB1-20590°沉頭螺釘3術語和定義GJB569A界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1發(fā)藍處理bluingtreatment是將鋼在空氣中加熱或直接浸於濃氧化性溶液中，使其表面產生極薄的氧化物膜的材料保護技術，也稱發(fā)黑。3.2本色陽極氧化clearanodizing保持金屬本色，不作著色處理的陽極氧化工藝。4基本要求4.1模型各部件加工好后，裝配前的零件均應為檢驗合格的零件，進入裝配工序的零件狀態(tài)均應為無毛刺，清潔外觀，配合部位均應涂有潤滑脂，對不協(xié)調的部位已進行修配。4.2模型的設計制造應滿足需方的數(shù)模、技術要求，同時滿足GJB569A的規(guī)定。4.3模型所有零件應嚴格按照模型裝配狀態(tài)逐件進行裝配調試，所有螺釘和銷釘均不應凸出模型外表面。2T/CASMEXXXX—XXXX4.4模型應總檢合格，并提供模型檢測報告（含材質證明書、熱處理報告及探傷檢測報告）、模型加工制造總結報告，開具模型合格證。5結構與尺寸5.1模型主要劃分為：機翼、機身、墊板、發(fā)房掛架部件。模型各部件的結構及分離面的設計應考慮模型在風洞中裝拆方便，零部件的加工工藝性、模型的強度和剛度等要求。5.2機身應分為前、中、后三部分，中機身與天平連接件連接，前機身和后機身連接在中機身上，中機身可放置水平測量的傾斜儀，中機身與剛模機翼和彈模機翼共用。5.3墊板應采用迷宮槽設計，墊板在風洞轉盤外部分與洞壁保持5mm間隙，墊板高度可調，墊板與機身的間隙為5mm。5.4單副翼狀態(tài)角度應為：-5°,0°,5°。副翼后緣下偏應為副翼后緣下偏應為負。5.6機翼骨架主要由根部接頭、鋁合金內埋件、前梁、后梁、加強梁、肋等組成。吊掛肋應采用鋁合金，與前后梁由金屬耳片、螺釘進行連接，各肋與主梁定位好后，應采用手糊工藝加兩層0.2mm玻璃布進行耳片加強膠接。梁架結構圖如圖1所示。圖1梁架結構示意圖5.7機翼蒙皮應采用玻璃纖維/碳纖維預浸料鋪制而成，按照設計不同的分區(qū)進行鋪制，按具體的鋪層列表進行。蒙皮結構圖如圖2所示。圖2蒙皮結構示意圖5.8模型直接采用半模側壁支撐，模型通過天平連接件與風洞壁外天平連接，接口形式見圖3所示。圖3模型支撐示意圖3T/CASMEXXXX—XXXX6原材料與標準件的選擇6.1模型機身主體、機翼主體、蓋板、天平連接件、彈模機翼根部接頭等零件應全部使用GB/T3077中規(guī)定的30CrMnSiA材料，熱處理HRC36±2(σb=1080～1180MPa）。6.2風洞壁板、彈模內埋件等應采用符合GB/T3880.2規(guī)定的7075-T6鋁板材料，強度應不低于480MPa。6.3彈模機翼蒙皮、梁、肋等主要復材件應采用玻璃纖維/碳纖維預浸料，部分骨架可采用7075-T6或30CrMnSiA材料。6.4原材料的采購及管理應根據工藝人員編制的原材料清冊，嚴格按照公司質量體系文件及相關文件要求，在合格模型加工單位目錄內實施原材料和標準件的采購；材料入廠前，質量部門應按照原材料和標準件入廠檢驗規(guī)程及時進行入廠復驗。原材料和標準件復驗合格后，轉開合格證，辦理原材料和標準件入庫手續(xù)；保管員應及時根據質保書和合格證等資料進行清點和查收，無誤后登記入賬并做好標識。6.5原材料和標準件的發(fā)放應由庫房按照工藝人員編制的模型原材料及標準件清冊進行發(fā)放和領用，并向質量部門提交相應原材料和標準件的質量證明文件。7模型加工7.1基礎要求7.1.1模型零件應全部采用新加工件，包括附面層墊板、機身、機翼、發(fā)房、掛架及天平連接件等部件。7.1.2在進行彈性模型制造前，應使用同一批次的復合材料預浸料，制備用于力學性能測試的標準件，測量成型后復合材料的力學性能和成型后厚度并反饋至需方，作為需方進行彈模設計使用的材料參數(shù)。7.1.3復合材料力學性能測試結果應當滿足需方對彈性模型所用復合材料力學性能的要求。復合材料力學性能測試應當進行至少2次，測試結果均反饋至需方。7.1.4模型加工單位應提供模型材料的技術指標合格證和金屬材料熱處理報告，該部件使用的材料交付時力學性應當滿足：30CrMnSiA鋼σb≥1080Mpa。7.1.5彈性機翼的裝配應在裝配模具中進行，各部件位置精度小于0.5mm。彈性機翼的裝配應采用連接件或膠接方式連接，膠接工作應當在恒溫低濕清潔間內進行，膠接面表面粗糙度不大于1.6μm。7.1.6在復材與金屬件機械連接處，應當校核局部強度；對復材進行機加工時應當控制進給速度防止分層；若緊固件預埋或粘接于復材結構中的，應當校核局部強度，使用專用螺栓連接。7.1.7模型加工單位應嚴格按照各分區(qū)復合材料鋪層表進行復合材料裁剪和鋪貼，復合材料鋪層角度誤差應小于3°;若無法使用原材料裁剪出待鋪區(qū)域的整塊材料，應向需方反饋，由需方在鋪層表中提供拼接位置，允許至多1處復合材料拼接，若多個鋪層均出現(xiàn)需要拼接的情況，各鋪層的拼接位置應當錯開；復合材料鋪貼工作應在恒溫低濕清潔間內進行，每鋪敷5～10層復合材料進行一次抽真空，真空度不應小于0.85，保持時間不應小于15分鐘；完成所有鋪層的鋪貼工作后應進行抽真空并保持至進熱壓罐，真空度不應小于0.9。7.2工藝要求7.2.1復合材料固化7.2.1.1采用熱壓罐工藝進行復合材料固化時，熱壓罐尺寸應不小于2m×0.6m，典型成型壓力應為0.3MPa，固化溫度應為110～130°,可根據實際使用的預浸料調整成型壓力和溫度；熱壓罐溫度場和壓力場的均勻性應達到±5%，溫度和壓力控制精度應達到±5%；熱壓罐操作人員應具備壓力容器操作資格證。7.2.1.2用于復合材料固化成型的模具應當具有足夠的剛度和尺寸穩(wěn)定性；模具分型位置（如蒙皮、翼梁）應當過渡均勻，應確保當?shù)厍嫱庑闻c輸入數(shù)模一致；模型外型面粗糙度不應大于0.4μm；在模具變厚度區(qū)和轉折區(qū)應適當設置圓角。7.2.2熱處理7.2.2.130CrMnSiA鋼零件應符合GB/T39247的規(guī)定，熱處理強度不應低于1080Mpa，并保存過程記錄，同時向質量部門提交相應熱處理報告。4T/CASMEXXXX—XXXX7.2.2.27075鋁合金零件無需進行熱處理。7.2.3表面處理7.2.3.130CrMnSiA鋼零件應按照GB/T15519的要求進行表面發(fā)藍處理。7.2.3.27075鋁合金零件生產的短艙掛架應進行本色陽極氧化處理，其它鋁合金零件無需進行表面處7.3質量控制要求7.3.1各部件加工好后，裝配前的零件應該是經過檢驗檢查合格的零件，零件裝配前應去毛刺，清潔外表，活動配合部位涂潤滑脂，對不協(xié)調的部位應進行修配。7.3.2部件的制造應滿足數(shù)模，圖紙，技術要求。7.3.3嚴格按照需方提供的數(shù)模和技術要求加工，在單獨零件去工藝頭之前，利用三坐標對外型面和配合面進行檢測，外型面檢測數(shù)據要求進行記錄；裝配后對特征點采用高度尺等量具與裝配樣板相結合的方式進行測量。7.3.4制造過程中出現(xiàn)的超差、讓步等不可消除的質量問題，處理措施應經需方同意并按照需方質量管理要求辦理并簽署超差處理單。7.3.5制造過程中各個部件應嚴格按照要求進行標識，便于產品辨識和安裝。7.3.6總檢合格后，編寫產品加工及檢測報告（含材質證明書、探傷檢測報告）、產品加工總結報告，并開具產品合格證。7.4典型零件加工方案7.4.1中機身制造7.4.1.1材料應選擇30CrMnSiA材料，熱處理HRC36±2(σb=1080～1180MPa）。7.4.1.2該零件幾何尺寸較大，安裝關系復雜，內部應掏空減輕設計。7.4.1.3該零件的加工應保證零件各安裝接口的精度，通過在加工過程設置多次半精加工后去應力的方式進行控制，同時搭配合理的工藝頭，保證零件在加工過程中具有足夠的剛度。如圖4所示。圖4中機身加工示意圖7.4.1.4中機身主要工藝流程如圖5所示。其中鉗工粗拋和三坐標檢測視型面檢測結果重復進行。圖5中機身加工流程圖5T/CASMEXXXX—XXXX7.4.2機翼制造7.4.2.1材料應選擇30CrMnSiA材料，熱處理HRC36±2(σb=1080～1180MPa）。7.4.2.2該零件的加工應控制零件的變形，通過在加工過程設置多次半精加工后去應力的方式進行控制，同時搭配合理的工藝頭，保證零件在加工過程中具有足夠的剛度。如圖6所示。圖6機翼加工示意圖7.4.2.3機翼主要工藝流程如圖7所示。其中鉗工粗拋和三坐標檢測視型面檢測結果重復進行。圖7機翼加工流程圖7.4.3短艙制造7.4.3.1材料應選擇鋁合金，3D打印后再數(shù)控加工，σb≥300MPa。7.4.3.2零件幾何尺寸較大，內部應掏空減輕設計，設計進氣道唇口及進氣道管道安裝缺口、設計其余主體安裝接口。7.4.3.3該零件的加工應控制零件在加工過程中的變形問題，通過在加工過程設置多次半精加工后去應力的方式進行控制，同時搭配合理的工藝頭，保證零件在加工過程中具有足夠的剛度。如圖8所示。圖8短艙加工示意圖6T/CASMEXXXX—XXXX7.4.3.4短艙主要工藝流程如圖9所示。其中鉗工粗拋和三坐標檢測視型面檢測結果重復進行。圖9短艙加工流程圖7.4.4蒙皮模具制造7.4.4.1制作機翼模具所使用的鋼材模具毛料應進行詳細的檢測后再入廠，確保質量合格。7.4.4.2模具在加工過程中應分階段對其進行人工時效去應力處理以降低應力變形。7.4.4.3加工好的模具應進行詳細的拋光處理，確保模型制作表面質量符合要求。7.4.4.4應在模具精加工前對粗加工后的模具進行時效處理，減小模具變形，消除模具在加工過程產生的應力集中現(xiàn)象。7.4.4.5模具宜采用先進的機床加工，加工精度應不低于0.01mm。7.4.4.6銑削加工后的模具表面粗糙度為1.6～3.2μm。應對機加工后的模具型面進行拋光處理使模具型面粗糙度不高于0.4μm。模具示意圖如圖10，圖11所示。圖10蒙皮上模具示意圖圖11蒙皮下模具示意圖7.4.5小翼模具制造7.4.5.1小翼模具采用碳素結構鋼Q235A材料設計，加工中心銑削加工后的模具表面粗糙度為1.6~7.4.5.2應對機加工后的模具型面進行拋光處理，使模具型面粗糙度不高于0.4μm。模具如圖12所示。7T/CASMEXXXX—XXXX圖12小翼模具示意圖7.4.6骨架主梁模具及主梁制造7.4.6.1橫梁、縱梁類復材件的材料應采用碳纖維預浸料先成型為平板，采用100噸壓力機加壓，烘箱固化。翼梁、翼肋等其他復合材料部件的公差要求為-0.35mm～0.35mm；全機總長公差為-0.8mm～0.8mm，全機總寬的公差為-0.8mm～0.8mm。7.4.6.2零件成型后，在后續(xù)的裁邊，打孔等工序中，應控制加工質量并提供零件的一次交檢合格率。其主要工藝為：模具準備，模具清潔，上脫模劑，鋪層，整形，抽真空，進罐，出爐，拆模，脫模，裁邊修型，終檢。7.4.7蒙皮制造7.4.7.1蒙皮主體復材件的材料應采用玻璃纖維/碳纖維預浸料，模具采用Q235A材料加工而成，烘箱7.4.7.2機翼蒙皮的公差要求為0.00mm～0.35mm，表面粗糙度不應大于0.8μm。7.4.7.3在機翼成型完成后，應利用蒙皮成型模具作檢測基準，把機翼放入模具中進行相應的檢驗，以保證彈性機翼的型面精度。7.4.7.4檢測上型面時，機翼放入下模具中。如圖13所示。7.4.7.5檢測下型面時，機翼放入上模具中。如圖14所示。圖13上型面檢測狀態(tài)示意圖圖14下型面檢測狀態(tài)示意圖8T/CASMEXXXX—XXXX8檢測規(guī)則8.1機翼檢測要求8.1.1機翼三坐標檢測要求至少布置6個弦向剖面、2個展向剖面。檢測剖面分布由模型加工單位確定，沿展向應盡量均勻分布，可根據實際情況進行調整，每個檢測剖面的上下翼面均應進行檢測，機翼前緣50mm范圍內，型面檢測點間距應不大于5mm，其余位置型面檢測點間距應不大于10mm。8.1.2小翼型面三坐標檢測要求檢測剖面不小于3個，站位由模型加工單位確定，應盡量均布，檢測點間距不大于10mm，保證小翼單面檢測點不小于10個。8.1.3機翼特征點檢測基準面見圖15，基準面1、2、3平面度應小于0.07mm。機翼特征點位置見圖16，機翼特征點檢測要求見表1。圖15機翼特征點檢測基準面圖16機翼特征點表1機翼特征點檢測要求單位：mm點------------- - 8.2機翼部件檢測要求8.2.1機翼部件的外形檢測主要采用剖面檢測和特征點檢測結合的方式。剖面通過三坐標測量機進行檢測，特征點采用高度尺、游標卡尺等量具進行測量。8.2.2翼型外形檢測要求如下：a)機翼表面在1/3弦線前：0.00mm～+0.35mm；b)機翼表面在其他部分：-0.35mm～+0.35mm；9T/CASMEXXXX—XXXX8.3副翼部件檢測要求模型副翼部件采用特征點檢測方式。進行檢測時，以機翼0°舵面基準檢測舵偏，雙副翼/單副翼方案的檢測點均為內/外側下翼面尖點，下偏為正，如圖17,圖18所示，檢測要求如表2,表3所示。圖17雙副翼方案特征點檢測圖（圖中單位為mm）單位：mm表2單位：mm實測(±0.5）實測(±0.5）0000T/CASMEXXXX—XXXX圖18單副翼方案特征點檢測圖（圖中單位為mm）單位：mm表3單位：mm實測(±0.5）實測(±0.5）008.4掛架部件檢測要求掛架部件通過三坐標測量機進行檢測。掛架特征點三坐標測量基準面與機翼測量相同，特征點位置如圖19所示，檢測要求如表4所示。圖19掛架特征點表4掛架特征點檢測要求單位：mmT/CASMEXXXX—XXXX8.5零件探傷要求8.5.1金屬零部件完成熱處理進行機械加工前應按NB/T47013.3進行超聲波探傷，精加工后應按NB/T47013.4進行滲透或磁粉探傷，探傷結果應Ⅰ級合格。檢測結束后應向質量部門提交相應無損檢測報告。8.5.2所有零件驗收前應進行消磁處理，避免對風洞測力系統(tǒng)產生干擾。8.6模型表面粗糙度檢測要求模型外型面粗糙度要求應不大于0.8μm；機翼、發(fā)房外涵道唇口粗糙度應不大于0.5μm；配合面粗糙度應不大于1.6μm。8.7各連接處階差及間隙要求模型表面各連接處階差（不允許有逆氣流臺階）與間隙應不大于0.08mm。8.8螺釘要求內六角圓柱頭螺釘應滿足GB/T70.1的要求，性能等級為10.9級；一字槽沉頭螺釘選用HB1-205，性能等級不低于10.9級。螺釘擰緊后螺釘頭應低于模型型面。8.9表面處理及標記等8.9.1零件表面有空間的情況下應刻有標識，對于容易混淆的零件，應進行標識，標識要求清晰，持久，并不破壞零件的外型面。其他零件標識以零件編號作為標識。8.9.2對所有定位銷進行編號和標識，并給出定位銷位置和編號對應關系的示意圖。8.10復合材料力學性能測試要求8.10.1應完成不少于2次復合材料力學性能測試，并留存每次復合材料力學性能測試報告。8.10.2復合材料力學性能測量項包括但不限于下列試驗：a)按GB/T3354的規(guī)定進行0°,90°方向拉伸試驗，獲取0°和90°方向的拉伸模量，泊松比，拉伸強度，拉伸試驗應力—應變曲線/載荷-位移曲線；b)按ASTMD6641的規(guī)定進行0°,90°方向壓縮試驗，獲取0°和90°方向的壓縮模量，泊松比，壓縮強度，壓縮試驗應力-應變曲線/載荷-位移曲線；c)按GB/T1449的規(guī)定進行0°方向彎曲試驗，獲取0°方向的彎曲模量，彎曲強度，彎曲試驗載荷-位移曲線；d)按GB/T3355的規(guī)定進行試驗，獲取剪切模量，剪切強度，剪切試驗應力—應變曲線/載荷—位移曲線；e)按GB/T30969的規(guī)定進行試驗，獲取短梁剪切強度，短梁剪切試驗應力—應變曲線/載荷—位移曲線；f)按ASTMD5961的規(guī)定進行雙釘單剪擠壓強度試驗，獲取復合材料雙釘單剪連接下的擠壓強度；g)按與模型成型相同工藝制造與各分區(qū)蒙皮、翼梁設計厚度相同的復合材料試驗件，測定固化后試驗件的厚度。8.11模型地面試驗要求8.11.1材料性能試驗應測試彈性模型材料的拉伸強度、拉伸模量；壓縮強度、壓縮模量；剪切強度、剪切模量；彎曲強度、彎曲模量。8.11.2地面共振試驗8.11.2.1應對帶短艙掛架構型的彈性模型進行地面共振試驗，試驗方法為錘擊法或純模態(tài)法。8.11.2.2測量模型的典型模態(tài)數(shù)據包括但不限于垂直一彎，垂直二彎，垂直三彎，垂直四彎，一扭，面內一彎，發(fā)動機俯仰、發(fā)動機側擺等。8.11.2.3各階模態(tài)頻率最大誤差應小于5%，相關性應大于0.8。使用模態(tài)數(shù)據進行有限元模型修正并開展顫振校核時，所有風洞試驗工況下顫振動壓的安全系數(shù)應達到3.0。T/CASMEXXXX—XXX