直升机总装电缆数字化技术应用初探

　　【摘要】本文将对航空产品电缆的数字化布局进行分析，并在此基础上探索电缆数字化布局设计流程、产品数字样机的建立、电缆交互式布局设计。
　　【关键词】航空产品；电缆数字化布局；分析
　　电缆数字化布局作为一项先进的生产技术，已经在实际的生产活动中得到有效应用，但是我国运用该项技术相对较，实际的应用中还存在一定问题。所以相关技术人员应当加强重视，通过有效地运用航空产品电缆数字化布局技术提升生产水平。
　　一、电缆数字化布局设计概述
　　航空产品中电缆的布局设计指的是，以保证产品整体电磁兼容性、安全性、可靠性、维修性、公益性为前提，在产品结构件装配体中为了实现产品电气功能，设置整机产品中电缆的端头处理方式、连接器接线、绑扎方式、分支形式、走线等内容，并对设计结果进行优化。
　　机械制造、电气技术等专业的知识在电缆布局设计中都会涉及，其主要作用在于对产品中电缆的固定、绑扎、走线路径进行选择，其特点是通过多种技术的运用解决多项问题。
　　在进行电缆数字化布局的过程中应当注意以下内容：首先，应当满足电气连接功能需求。电气连接功能需求是完成系统设计功能应当具备的传递电能、电信号等功能。其次，产品结构空间约束，要求电缆的安装和敷设应当在产品装配体空间内完成。再次，电磁兼容性约束。要求电气设备、电缆正组成部分在产品整体工作中不会彼此造成电磁干扰。最后，可靠性约束。需保证电缆自身结构、固定、捆扎、分支符合技术要求。
　　已经完成的电缆布局设计应当具有以下电缆相关属性：首先，在具体产品空间中电缆设置的路线和方向。其次，和多个不同电气设备模块连写的电缆构成什么样的分支结构。再次，电缆之间、电缆和产品结构之间的固定和捆扎在什么位置、以什么样的形式实现。最后，怎样连接电连接器和电缆，具有怎样的出现方向。
　　二、电缆数字化布局设计流程
　　电缆数字化布局设计的电缆布局设计工作，是以产品数字样机为基础运用数字化工具实现的。结构空间约束、描述和定义电气系统逻辑原理图中的电缆连接功能、电磁兼容性和电缆可靠性方面的要求和方法是这里进行电缆布局设计应当考虑的核心因素，确定电缆空间路径和分支结构是主要任务。在定义好电缆结构和路径后，应当验证设计产品整机的可维护性、整机可装配性、电缆可靠性，对于存在的问题应当进行修改和优化。最后，应当通过电缆平面展示图、电缆三维模型、电缆材料报表形式将验证合格的电缆布局结果。产品装配部门和电缆制作车间会据此进行电缆安装制作的指导。
　　与传统电缆布局设计方式相比，电缆数字化布局设计具有明显的优势：第一，根据产品设计完成后的数字样机进行生产活动，去除了制造物理样机环节。第二，整体布局设计通过结合智能布局和人机交互实现，并且在该环境中集中了工艺流程、机械、电气等计算机辅助
　　算法和工具，提升了决策水平。第三，实现电缆布局方案的数字化描述，装配部门和电缆制作部门能够据此获得材料报表和三维模型，进而更加直观和精确的了解设计内容。
　　实现电缆数字化布局设计，需要满足以下条件：首先，产品数字化定义。在产品数字化设计CAD模型的基础上，构建的数字样机够反映产品功能特点和几何结构特点。其次，电缆数字化建模。在电脑中全面表达电缆信息。第三，电缆数字化布局工具。包括智能算法和交互三维环境或虚拟环境，两者的作用分别为实现自动化布局设计和实现具体布局设计。第四，数字化输出和描述电缆布局方案。将电缆布局方案通过电缆材料报表、平面展开图、三维模型的形式输出和表达出来。
　　三、产品数字样机的建立
　　计算机中产品的数字化描述和定义即是产品数字样机，电缆数字化布局设计的实现以此为基础和前提。通常来说产品数字样机应当包含产品结构件、电缆，并对以下的模型和信息进行定义：首先，零部件模拟实体模型。CAD模型将零部件结构特征通过几何形体描述出来，在三维图形渲染中不可直接使用零部件的实体模型，需要在片面化获得多边模型的基础上进行渲染。其次，几何特征。将反应产品零部件CAD模型几何特征的点、线、面，同反应相应模型几何特征的点、线、面进行映射。第三，产品装配。一系列零部件模型根据装配关系形成了产品装配体，其中的装配关系包括几何约束、位置约束等。产品的组成层次关系能够通过装配关系展现出来，从某种角度上说也发挥产品部件或整机的功能。第三，运用机构。能够通过两部件几何特征間的几何函数确定，也可以几何特征为基础设置产品的运功机构。机械产品的性能和功能能够通过运动机构的运动学和动力学仿真反映出来。
　　四、电缆交互式布局设计
　　定义、修改、建立电缆数字化模型构成了电缆数字化布局。交互式电缆布局设计指的是在产品数字样机的基础上，进行电缆数字化模型的交互式定义、修改、创建，完成数字样机的布局设计程序。在布局设计过程中应当进行以下操作和信息定义：首先，拓扑结构信息部分是电缆数字化模型中电缆结构信息定义的对象，应当进行删除电缆分支、增加电缆分支等操作。其次，电缆的空间路径。电缆空间路径与电缆数字化模型中几何信息部分相对应，它一方面修改和定义了电缆横截面，另一方面修改、删除、定义电缆关键点。再次，固定、安装、使用卡箍和电连接器。在电缆末端关键点上定义后才能使用电连接器。最后，电缆材料。通常运用线束中指定两个关键点间的电缆部分、电缆段为实际中的电缆材料和辅助材料。
　　五、数字化电缆检测技术
　　（一）国内现状
　　航空导线电缆的测试内容主要包括导线电缆的导通检查、导线电缆对机体的绝缘电阻测量以及导线电缆对机体的耐压试验。特设专业在进行导通检査排故时，工作人员采用导通铃等导通设备，依据系统接线图，逐一对线束的通断进行判断。该检测方法在实施过程中，有如下不足：
　　（1）人工导通，效率不髙；
　　（2）未对短路故障进行判断；
　　（3）未对导线电缆阻值大小进行判断；
　　（4）回路中有较大电流流过易对导线电缆本身造成损伤。
　　（二）国外现状
　　在西方发达国家，航空导线电缆的测试巳经进入到数字时代。以美国电缆检测设备为例，该电缆检测设备能够通过上位机软件设置检测参数并自动完成所有电缆测试工作。
　　六、关键技术
　　由于国内尚无整机电缆测试的成功案例，基于美国公司型电缆综合检测设备的全机数字化电缆检测技术需要成功实施，存在以下难点：
　　（1）清理全机插座型号及安装位置信息，确定各系统转接电缆长度；
　　（2）编制导线导通、绝缘等信息数据库表；
　　（3）设计并制造与被测机型工装相配套的测试型架；
　　（4）导线电缆测试系统的安装与现场调试
　　七、结语
　　本文分析了航空产品电缆的数字化布局，但本文还存在一定局限，希望行业人员能够加强重视，不断提升产品电缆数字化布局技术的应用水平，进而推动我国工业生产的发展。
　　【参考文献】
　　〔1〕沈峰。飞机神经系统的外科医生〔N〕。中国航空报，20070323（001）。
　　〔2〕全机数字化电缆检测技术应用研究侯隆斌