[发明专利]一种基于T样条的飞机蒙皮无缝成型方法及装置

说明书

本发明提供一种基于T样条的飞机蒙皮无缝成型方法，首先按照飞机蒙皮的尺寸要求构建基于T样条的机身结构，然后在机身结构的基础上，对机身结构的尾翼和侧翼位置的网格进行拉伸操作，并在机身和尾翼、机身和侧翼的连接处增加T样条控制点，从而实现一张T样条曲面构建出完整的飞机蒙皮，通过引入T样条曲面代替传统的NURBS曲面的飞机蒙皮成型模式，能够使拓扑层面与飞机结构设计需求相协调，并大幅减少飞机蒙皮模型的数据量，删除大量不携带几何信息的控制点，从而有效提高蒙皮表面局部的光顺性，解决NURBS曲面的飞机蒙皮成型方法存在的拓扑结构与飞机结构设计需求不协调、模型数据量冗余、蒙皮表面光顺性差的问题。

技术领域

本发明涉及计算机辅助几何设计领域，特别是涉及一种基于T样条的飞机蒙皮无缝成型方法及装置。

背景技术

飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力，因此，飞机蒙皮的设计尤为重要。

现有的飞机蒙皮成型方法，大多采用非均匀有理B样条曲面(简称NURBS 曲面)成型方法，而NURBS曲面成型的飞机蒙皮存在以下三大严重缺陷：(1) NURBS曲面拓扑结构单一，与飞机自身空气动力学设计不匹配。源于NURBS 自身的参数域为一个整体，没有局部细化。(2)三维模型数据冗余。在NURBS 曲面中控制点必须在拓扑上位于矩形网格中，这意味着一般情况下，会产生大量的冗余控制点，它们将不携带任何重要的几何信息。(3)基于NURBS的飞机各蒙皮设计成型的过程繁琐，且拼接处不连续，光顺性差。在设计层面就不连续的曲面，在从制造进展到实际装配的工程领域时就会出现误差的积累情况。在传统的飞机装配过程中，为保证飞机装配的质量，通常采用大量复杂硬性的专用定位工装，如用于飞机壁板装配的刚性型架和内外形卡板等。这种传统的定位工装存在较多局限性的同时还无法解决设计层面的不连续性问题。

因此，目前亟需一种新型的飞机蒙皮成型方法，以解决现有飞机蒙皮成型方法存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于T样条的飞机蒙皮无缝成型方法及装置，通过引入T样条曲面代替NURBS曲面的飞机蒙皮成型模式，使拓扑层面与飞机结构设计需求相协调，大幅减少飞机蒙皮模型的数据量，删除大量不携带几何信息的控制点，并有效提高蒙皮表面局部的光顺性，从而解决NURBS曲面的飞机蒙皮成型方法存在的拓扑结构与飞机结构设计需求不协调、模型数据量冗余、蒙皮表面光顺性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于T样条的飞机蒙皮无缝成型方法，包括以下具体步骤：

根据飞机整体尺寸要求，分别获得飞机的机身、尾翼和侧翼的尺寸数据；

根据所述机身的尺寸数据构建基于T样条的机身结构；

根据所述尾翼的尺寸数据，在所述机身结构基础上构建基于T样条的尾翼结构；

根据所述侧翼的尺寸数据，在所述机身结构基础上构建基于T样条的侧翼结构；

将所述机身结构、所述尾翼结构和所述侧翼结构结合，得到T样条飞机蒙皮曲面；

利用平均曲率云图对所述T样条飞机蒙皮曲面进行分析，确定所述T样条飞机蒙皮曲面的光顺程度。

可选的，所述根据所述机身的尺寸数据构建基于T样条的机身结构，包括：

根据所述机身的尺寸数据，按照长×宽×高的尺寸构建具有T-mesh结构的管状的机身结构。

可选的，所述T-mesh结构是由控制点组成的外表面为网格的中空结构。