Способ контроля сопряженности криволинейных поверхностей

 

Изобретение относится к авиационно-космической технике и может быть использовано в процессах контроля качества аэродинамической поверхности орбитального самолета. На контролируемых поверхностях выбирают две крайние опорные точки, определяющие базовую прямую. На криволинейных поверхностях выбирают контролируемые точки с заданным интервалом между ними. Измеряют расстояние от базовой прямой до контролируемых точек. По результатам измерений определяют аппроксимирующие кривые, моделирующие контур контролируемых поверхностей. При этом крайние опорные точки располагают по одной на каждой из контролируемых сопряженных поверхностей. В зазоре между этими поверхностями выбирают дополнительную опорную точку. Кроме того, контролируемые точки на каждой из сопряженных поверхностей выбирают между соответствующими крайней и дополнительной опорными точками в количестве не менее трех, включая крайнюю опорную точку. Таким образом, первая контролируемая точка расположена на границе зазора. Интервалы между контролируемыми точками выбраны больше или равными интервалу между дополнительной опорной и первой контролируемой точками. Аппроксимирующие кривые экстраполируют, а сопряженность определяют по формуле: δ=|F(x)-F'(x)|, где δ - величина несопряженности контролируемых криволинейных поверхностей в дополнительной опорной точке, F(x), F'(x) - интерполяционные многочлены Ньютона для неравноотстоящих узлов интерполяции для каждой из двух сопрягаемых поверхностей. Технический результат: расширение технологических возможностей. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к авиационно-космической технике, в частности к процессам контроля качества аэродинамической поверхности орбитального самолета, и найдет применение в процессах контроля качества сопряженности криволинейных поверхностей, образованных наружными поверхностями двух рядом расположенных элементов теплозащитной изоляции (ТЗИ), а также в местах стыка агрегатов летательных аппаратов, образующих аэродинамическую поверхность.

Известен шаговый способ контроля криволинейных поверхностей, по которому на контролируемой поверхности выбирают две опорные точки, координаты которых считают известными, проводят через эти точки секущую прямую, базовый отрезок которой лежит между опорными точками, измеряют расстояние от базового отрезка до заданных точек контролируемой поверхности, лежащих вне базового отрезка на заданном расстоянии от него и с заданными интервалами друг от друга, и проводят взаимную увязку результатов измерения (см. авторское свидетельство СССР №348851, класс G 01 B 5/28). Этот способ выбран за прототип изобретения.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечить контроль качества сопряженности двух криволинейных поверхностей, образованных двумя конструктивными элементами с зазором между ними. В частности, такая задача должна быть решена при контроле качества аэродинамической поверхности орбитального самолета, образованной отдельными элементами ТЗИ. Элементы ТЗИ расположены в зазором относительно друг друга, а образующаяся при термообработке усадка наружной поверхности элементов ТЗИ по всему периметру еще более увеличивает зазор между отдельными элементами аэродинамической поверхности (так называемый "краевой дефект"). Измерения в зоне зазора производить нельзя, так как профиль поверхности в зоне "краевого дефекта" не может характеризовать профиль всей аэродинамической поверхности элемента ТЗИ.

Целью изобретения является обеспечение возможности проведения контроля сопряженности расположенных с зазором криволинейных поверхностей.

Указанная цель достигается тем, что при контроле сопряженности расположенных с зазором криволинейных поверхностей на контролируемых сопрягаемых поверхностях выбирают две крайние опорные точки, определяющие базовую прямую, измеряют расстояния от базовой прямой до контролируемых точек, выбранных на криволинейных поверхностях с заданными интервалами между ними, а по результатам измерений определяют аппроксимирующие кривые, моделирующие контур контролируемых поверхностей, крайние опорные точки располагают по одной на каждой из контролируемых сопрягаемых поверхностей, в зазоре между этими поверхностями выбирают дополнительную опорную точку, контролируемые точки на каждой из сопрягаемых поверхностей выбирают между соответствующей крайней и дополнительной опорными точками в количестве не менее трех, включая крайнюю опорную точку, так, чтобы первая контролируемая точка находилась на границе зазора, интервалы между остальными контролируемыми точками были больше или равны интервалу между дополнительной опорной и первой контролируемой точками, аппроксимирующие кривые экстраполируют в зазоре в дополнительную опорную точку, а сопряженность определяют по формуле

δ=|F(x)-F'(x)|,

где δ - величина несопряженности контролируемых криволинейных поверхностей в дополнительной опорной точке (мм);

F(х), F'(x) - интерполяционные многочлены Ньютона для неравноотстоящих узлов интерполяции для каждой из двух сопрягаемых поверхностей и имеющих соответственно выражения

F(x)=y₁+[x ₁;x₂](x-x₁)+[x₁;x ₂;x₃](x-x₁)(x-x₂)+...

+[x₁;x₂;...x_n](x-x₁ )(x-x₂)...(x-x_n-1)

F'(x)=y ₁'+[x₁';x₂'](x-x ₁')+[x₁';x₂';x₃ '](x-x₁')(x-x₂')+...

+[x₁';x₂';...x_n'](x-x ₁')(x-x₂')...(x-x_n-1')

где n - число контролируемых точек,

x_i - расстояние от прямой, проходящей через дополнительную опорную точку и перпендикулярной базовому отрезку до соответствующей контролируемой точки криволинейной поверхности,

у_i - расстояние от базового отрезка до соответствующей контролируемой точки криволинейной поверхности.

Расчет сопряженности по результатам измерений, полученных описанным выше образом, может быть реализовала различными интерполяционными методами, например с помощью многочленов Гаусса, Чебышева. При одинаковой точности выбранная схема - интерполяционный многочлен Ньютона - отличается тем, что отсутствуют требования к расположению точек замеров (их одинаковый шаг, определенный закон и т.д.), а схема вычислений более простая.

Заявителям и авторам неизвестны способы контроля сопряженности криволинейных поверхностей, расположенных с зазором.

На основании этого и в соответствии с п.52 Указаний ЭЗ-1-74 заявители и авторы считают свое предложение соответствующим критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа контроля сопряженности криволинейных поверхностей поясняется чертежом, где показан фрагмент сечения расположенных рядом элементов ТЗИ.

На левом элементе 1 и на правом элементе 2 выбирают опорные точки А и А^I соответственно. В зазоре С между элементами 1 и 2 выбирают дополнительную опорную точку В, которая находится в зазоре между поверхностями элементов 1 и 2 в плоскости измерения. Величины К и К^I характеризуют протяженность зоны "краевого дефекта" на элементах 1 и 2 соответственно, т.е. величина зазора между поверхностями 1 и 2 определяется суммой К+К^I. Через точки А и А^I проводят базовую прямую MN. На участке АВ поверхности 1 и на участке ВА^I поверхности 2 выбирают не менее трех контролируемых точек, включая точки А и А^I так, чтобы интервалы |x_i+1-x_i| были не меньше К и К^I соответственно. Затем измеряют расстояние от выбранных контролируемых точек до базового отрезка АА ^I - y₁;y₂...y_n для поверхности 1 и y₁';y₂'...y_n для поверхности 2 и по результатам замеров строят две указанные выше аппроксимирующие кривые F(x) и F'(x) для каждой поверхности соответственно. Функции экстраполируются в точку В, где Х=0. Разность δ=|F(x)-F'(x)| характеризует несопряженность поверхностей 1 и 2. При δ=0 поверхности 1 и 2 полностью совпадают в точке В. Точку В можно выбрать в любом месте зазора С.

Доказательством осуществимости способа служит математическое моделирование поверхности, образованной двумя расположенными рядом элементами ТЗИ. Элементы в совокупности образуют цилиндрическую поверхность. Между элементами искусственно вводился зазор. Интервал между контрольными точками устанавливался равным 30 мм. Расстояния от базового обрезка до контрольных точек вводились с точностью до двух знаков после занятой. Между поверхностями сопрягаемых элементов ТЗИ вводилась несопряженность либо δ=0, либо δ=0,2 мм.

Результаты моделирования приведены в таблице. В таблице приняты следующие обозначения:

R₁ - радиус кривизны первого элемента;

R₂ - радиус кривизны второго элемента;

δт - теоретическое рассогласование между поверхностями;

δр - расчетное рассогласование между поверхностями;

δ - величина разрыва между поверхностями.

Таблица R₁R ₂δтδрδ=15=17=19 =21=23 =25=27=29 300300 00,010,02 0,020,020,02 0,010,01 0,01500500 00,01 0,020,030,01 0,020,02 0,010,02 9009000 0,010,010 0,020,010,04 0,010,05 12001200 00,010,02 0,020,010,01 0,020,02 0,02300300,2 0,20,19 0,210,20,2 0,240,170,22 0,22500 500,20,20,21 0,190,22 0,210,180,17 0,220,21 900900,2 0,20,210,21 0,220,210,19 0,160,19 0,151200 1200,20,20,2 0,180,17 0,210,210,21 0,220,22

Из приведенной таблицы видно, что в условиях данных испытаний точность определения сопряженности двух поверхностей не хуже ±0,05 мм.

По сравнению о известными предлагаемый способ позволяет осуществлять контроль качества сопряженности криволинейных поверхностей, расположенных с зазором, в частности элементов ТЗИ.

Формула изобретения

Способ контроля сопряженности криволинейных поверхностей, заключающийся в том, что на контролируемых поверхностях выбирают две крайние опорные точки, определяющие базовую прямую, измеряют расстояния от базовой прямой до контролируемых точек, выбранных на криволинейных поверхностях с заданными интервалами между ними, и по результатам измерений определяют аппроксимирующие кривые, моделирующие контур контролируемых поверхностей, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет контроля поверхностей, расположенных с зазором относительно друг друга, крайние опорные точки располагают по одной на каждой из контролируемых сопряженных поверхностей, в зазоре между этими поверхностями выбирают дополнительную опорную точку, контролируемые точки на каждой из сопряженных поверхностей выбирают между соответствующими крайней и дополнительной опорными точками в количестве не менее трех, включая крайнюю опорную точку, так что первая контролируемая точка расположена на границе зазора и интервалы между остальными контролируемыми точками выбраны больше или равны интервалу между дополнинительной опорной и первой контролируемой точками, аппроксимирующие кривые экстраполируют, а сопряженность определяют по формуле

δ=|F(x)-F'(x)|,

где δ - величина несопряженности контролируемых криволинейных поверхностей в дополнительной опорной точке;

F(x), F'(x) - интерполяционные многочлены Ньютона для неравноотстоящих узлов интерполяции для каждой из двух сопрягаемых поверхностей.

РИСУНКИ