apu主要部件三維建模及虛擬仿真

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　APU主要部件三維建模及虛擬仿真</p><p>　　學生姓名： 賈鵬 </p><p>　　專 業(yè)： 飛行器動力工程 </p><p>　　學 號： 090145210 </p><p>　　指導教師：

2、 張銀波 </p><p>　　所屬學院： 航空工程學院 </p><p><b>　　二〇一四年六月</b></p><p><b>　　中國民航大學</b></p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　APU主要部件三維建

3、模及虛擬仿真</p><p>　　3D Modeling And Virtual Reality of APU Main Parts</p><p><b>　　學生姓名：賈鵬</b></p><p>　　專 業(yè)：飛行器動力工程</p><p>　　學 號：090145210</p><p

4、><b>　　指導教師：張銀波</b></p><p>　　學 院：航空工程學院</p><p><b>　　2014年6月</b></p><p><b>　　創(chuàng)見性聲明</b></p><p>　　本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導教師的指導下進行的工作和取

5、得的成果，論文中所引用的他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，均加以特別標注并在此表示致謝。與我一同工作的同志對本論文所做的任何貢獻也已在論文中作了明確的說明并表示謝意。</p><p>　　畢業(yè)論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日</p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）版權使用授權書</p><p>　　本畢業(yè)設計（論文）作者完全了解中國

6、民航大學有關保留、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定。特授權中國民航大學可以將畢業(yè)設計（論文）的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交畢業(yè)設計（論文）的復印件和磁盤。</p><p>　?。ūＣ艿漠厴I(yè)論文在解密后適用本授權說明）</p><p>　　畢業(yè)論文作者簽名： 指導教師簽名：<

7、/p><p>　　簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現如今，中國是民航大國，航空業(yè)的發(fā)展迅速，同時航空資源相對昂貴，為了加深對飛機部件的了解，具備能夠利用軟件對部件進行建模學習的能力是很重要的。再由于結合現實情況，很少課本和課堂深入論述講解輔

8、助動力裝置，因此本課題將可以作為一個很好的輔助材料。本文講述了利用CATIA V5 軟件對737NG系列APU主要部件以及引氣管道進行三維建模。APU各主要部件外形及其比例是參考的737NG系列AMM手冊和IPC手冊。</p><p>　　737NG系列飛機所使用的輔助動力裝置（APU）是聯信（AlliedSignal）131-9（B）型輔助動力裝置，它為飛機其他系統(tǒng)提供電源和氣源。APU是一臺單軸，單級離心式壓

9、氣機、回流環(huán)形燃燒室和一個兩級軸流式渦輪的發(fā)動機。</p><p>　　利用CATIA對APU主要部件進行建模之后，可以以不同的視角或者透視模式來觀察APU，同時還可進行放大縮小，以便對某個部件構型有更深刻的認識。</p><p>　　關鍵詞：三維建模；APU；主要部件；CATIA</p><p><b>　　Abstract</b></

10、p><p>　　Nowadays, China is a big country in civil aviation, which has a rapidly developed in aviation industry, and the aviation resources are quiet relatively expensive. It is very important to have a deep und

11、erstanding of aircraft parts and have the ability to make the parts into modeled by using the software. Furthermore, it is the fact that few textbooks and lessons can explain the auxiliary power unit well, so this projec

12、t will serve as a good supporting material. This project describes how to make</p><p>　　The auxiliary power unit of 737NG series aircraft (APU) is AlliedSignal 131-9 (B) type, which provides power for the ai

13、rcraft systems and air supply. The APU is consist of single-axis, single-stage centrifugal compressor, annular combustion chamber and two axial turbine.</p><p>　　After making Main components of APU model wit

14、h CATIA, you can observe APU in different views, and also zoom in or out, so that we can know APU components well.</p><p>　　Key Words: 3D Modeling; APU; Main Parts; CATIA</p><p><b>　　目 錄&

15、lt;/b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景1</p><p>　　1.2 APU及其主要部件介紹1

16、</p><p>　　1.3 CATIA V5軟件介紹2</p><p>　　第2章 BN737附件齒輪箱零部件建模3</p><p>　　2.1 建模思路3</p><p>　　2.2 APU進氣口建模3</p><p>　　2.3 離心負載壓氣機建模7</p><p>　

17、　2.4 導流葉片建模10</p><p>　　2.5 負載壓氣機機匣建模13</p><p>　　2.6 核心機機匣建模14</p><p>　　2.7 渦輪建模16</p><p>　　2.8 引氣活門建模18</p><p>　　2.9 防喘活門及其管道建模21</p>&l

18、t;p>　　第3章 APU主要部件裝配25</p><p>　　3.1 APU外部殼體的裝配25</p><p>　　3.2 APU內部主要部件的裝配26</p><p>　　3.3 APU引氣管路的裝配28</p><p>　　3.4 主齒輪箱與角齒輪箱的裝配29</p><p>　　第4章

19、 APU虛擬仿真31</p><p>　　第5章 結論38</p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p>　　附錄：外文翻譯資料41</p><p><b>　　第1章 緒論<

20、;/b></p><p><b>　　課題的研究背景</b></p><p>　　從1903年至今，飛機從第一次上天開始已經飛躍了100多年的歷史。從最初的戰(zhàn)爭工具到現在的民航客機，飛機不僅見證了歷史，同時也見證了我們人類發(fā)展的腳步。</p><p>　　依然記得當初海峽兩岸親人通過包機回家團聚的場景，飛機已經從冰冷的殺手變?yōu)榱司S系感情的

21、紐帶，同時也見證著民航業(yè)的發(fā)展。而中國作為一個發(fā)展中的人口大國，對于飛機的需求更是日益遞增。</p><p>　　就先階段而言，中型客機仍然是主流，波音系列從產出的第一架開始到如今仍然經久不衰，707--到787，每次的更新換代代表的更快的速度，更高的效率，更安全的飛行。</p><p>　　每一架飛機上都有一個一臺小型的獨立的動力裝置，這就是APU。所謂麻雀雖小，五臟俱全，雖然相比于整個

22、飛機它顯得微不足道，單它卻承擔著巨大的任務，它可以減少對地面供電供氣設備的依賴，可以獨立向飛機提供電力和壓縮空氣，可以為發(fā)動機的啟動提供動力源...可以說APU是飛機正常的安全的運行的一個不可或缺的環(huán)節(jié)，雖然小，卻是非常重要的。</p><p>　　而今中國的民航事業(yè)還在發(fā)展當中，民航院校也是如此，不僅專業(yè)的民航院校少，先進的設備以及可供觀摩的實物同樣不多。教材中也對APU的部分描述不夠具體，這對我們深入了解AP

23、U的組成以及工作原理造成了很大的難度。而CATIA這款軟件就可以解決這一問題，它不僅可以建立3D模型，更是能將零件的模型裝配到一起，這可以幫助我們更加深入地了解APU。</p><p>　　APU及其主要部件介紹</p><p>　　APU，也就是輔助動力裝置，它的作用是為飛機提供電源、氣源。這樣就保證了飛機在沒用地面能源裝置或是脫離主發(fā)動機后仍然能夠正常工作。在飛機飛行中，APU同樣可以

24、完成上述職能。</p><p>　　在不同的高度下，APU的作用也不同：當高度在1萬英尺以下時，APU可以起到電源和氣源的作用；在1萬7千英尺之下時，APU可以單獨提供氣源；在4萬1千英尺一下時，APU可以被啟動。在提供電能方面：在3萬2千英尺高度之下，可以提供的電能為90千瓦；在4萬1千英尺以下，可以提供的電能為66千瓦。</p><p>　　APU是一臺單軸小型燃氣渦輪發(fā)動機，工作轉速

25、恒定。它驅動一臺發(fā)電機，氣動負載壓氣機和一個減速齒輪箱。APU的動力部分包括一單級離心式壓氣機、回流環(huán)形燃燒室和一個雙級軸流式渦輪。 負載壓氣機和動力部分的壓氣機在同一根軸上旋轉，它們共用同一個空氣進氣口。 附件齒輪箱將動力部分高轉速的扭矩減速后驅動齒輪箱內的附件。APU燃油系統(tǒng)可以為燃燒室供應增壓的、經計量的燃油，并且提供燃油操縱進口導流葉片作動筒和防喘控制活門。 APU點火和起動系統(tǒng)使APU轉動和加速。起動-發(fā)電機在起動時用作起動機

26、。起動電源組件（SPU ）和起動變流器組件變換 交流或直流電使之能用于起動。</p><p>　　APU引氣系統(tǒng)供應高壓空氣到飛機氣動系統(tǒng)，APU引氣活門（BAV ）將APU引氣系統(tǒng)和飛機氣動系統(tǒng)隔開。APU引氣活門在APU的右前側。穿過整流罩門。進氣導流葉片可從15 度（完全被關閉）轉到115 度（完全被打開）。葉片不 會完全關閉。葉片被設定停在15度位置，以冷卻負載壓氣機。 作動筒接收ECU的信號，使用從FC

27、U來得燃油油壓轉動進氣導流葉片。根據飛機對壓縮空氣的要求，ECU控制進氣導流葉片位于合適的角度。放喘控制活門是一個蝶形活門，它從負載壓氣機釋放空氣，SCV 確保流過負載壓氣機的空氣流量最小。這防止壓氣機喘振。如果發(fā)生喘振，SCV 打開，幫助負載壓氣機退出喘振。</p><p>　　CATIA V5軟件介紹</p><p>　　CATIA是法國Dassault System公司開發(fā)的一款使用

28、很廣的軟件，位居世界CAD/CAE/CAM/領域的領導地位。它廣泛使用于航空，航天，船舶，汽車，機械，電子電器，消費品行業(yè)等領域。</p><p>　　CATIA自帶草圖繪制功能，設計人員可以可根據產品的 三視圖或照片描出基本外形曲線，可以簡單快捷的任意拉伸扭轉設計草圖的方向和尺寸，通過軟件自帶的工具對草圖進行尺寸和一些其他參數進行約束，這樣方便操作方便更改，提高了設計人員的工作效率降低生產成本。</p&g

29、t;<p>　　CATIA非常完整的曲線操作工具和最基礎的曲面構造工具，除了可以完成所有曲線操作以外，可以完成拉伸，旋轉，掃描，邊界填補，橋接，修補碎片，拼接，凸點，裁剪，光順，投影和高級投影，倒角等功能，連續(xù)性最高達到G2，生成封閉片體Volume，完全達到普通三維CAD軟件曲面造型功能，這樣在飛機設計過程中可以隨意的進行設計操作和視圖，可以方便設計人員的操作和設計。</p><p>　　因此對A

30、PU進行建模，使用CATIA V5軟件正合適。</p><p>　　第2章 BN737附件齒輪箱零部件建模</p><p><b>　　2.1 建模思路</b></p><p>　　APU有多個部分組成，這其中包括：負載壓氣機機匣、負載壓氣機、負載壓氣機進氣導向葉片、負載壓氣機引氣環(huán)管；APU進氣口殼體、工作葉輪及燃燒室機匣、第一級渦輪盤及

31、葉片、工作壓氣機、引氣管出口分流管、引氣活門、防喘活門及防喘排氣管、附件齒輪箱部分鍵槽。將其依次命名如圖2-1所示。</p><p><b>　　圖2-1 目錄樹</b></p><p>　　2.2 APU進氣口建模</p><p>　　作為氣源以及引氣氣源的空氣從APU進氣口進入到APU，進氣口的虛擬模型如下圖所示（圖2-2）。</p

32、><p>　　圖2-2 APU進氣口殼體圖</p><p>　　建模過程如下：打開CATIA-文件-新建-選擇文件類型-part文件，如下圖示。</p><p>　　圖2-3 新建文件類型選項</p><p>　　顯示出來part文件后，點擊右邊工具欄里的草圖，再點擊右上角的坐標軸的Y軸，這就使得草圖平面為ZX軸。以原點為中心點擊右部工具欄的圓形

33、，根據資料換算出來的比例尺，分別約束其半徑為250mm、300mm。在通過輪廓畫法以及得出的比例尺補全草圖。最終得到下圖（圖2-4）。</p><p>　　圖2-4 APU進氣口殼體平面草圖</p><p>　　接下來的操作是：點擊退出草圖（即退出工作臺）-點擊凸臺。選中剛才所畫草圖，雙擊草圖定義凸臺。選擇拉伸，長度350mm，點擊預覽，確認無誤后點擊確定。</p><

34、p>　　接著以引氣口的延伸作為主平面，點擊草圖-矩形功能。在草圖上找一點畫個矩形，點擊約束，再雙擊改矩形圖進行約束。</p><p>　　再選擇草圖的最外面進行拉伸，長度為30mm，這就限制了矩形的拉伸范圍。接著草圖診斷，確認無誤后退出草圖。</p><p>　　點擊凸臺-選擇矩形-拉伸5mm。提示見下圖（圖2-5、2-6、2-7）。</p><p>　　圖2

35、-5 APU進氣口拉伸實體</p><p>　　圖2-6 公式設置對話框</p><p>　　圖2-7 進口封邊拉伸實體</p><p>　　選定新的拉伸平面，選擇草圖-矩形功能，在平面上畫出一個矩形，草圖診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　手動選擇所畫矩形-點擊右側工具欄的凹槽功能-以尺寸為限制類型-深度505mm-預覽無誤-確定。得

36、到下圖（圖2-8）。</p><p>　　圖2-8 進氣延伸口挖槽效果圖</p><p>　　2.3 離心負載壓氣機建模</p><p>　　接下來是離心式負載壓氣機，如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 負載壓氣機成型效果圖</p><p>　　運行CATIA-新建-part文件-進入草圖-選擇ZY平面。

37、通過右側草圖工具欄里的直線和3點定圓弧的畫法，得到壓氣機盤體剖面圖。約束-草圖診斷。確認無誤后退出工作臺。得到的草圖如下圖（圖2-10）。</p><p>　　圖2-10 負載壓氣機盤平面圖</p><p>　　接下來的操作是：點擊旋轉體-第一角度360度，右鍵選擇Y軸-預覽無誤-確定。</p><p>　　點擊右上方坐標Z軸，定平面為XY平面-平面功能-與平面成6

38、0度-預覽無誤-確定。</p><p>　　選擇平面1-平面按鈕-參考與平面1偏移270mm-預覽無誤-確認。</p><p>　　點擊平面2-草圖-矩形，做一個拉伸之后不超出壓氣機盤外部輪廓的長矩形，調整尺寸使其位置恰當，約束-診斷無誤-退出草圖。</p><p>　　點擊拉伸按鈕-選取尺寸為第一限制類型-長度510mm-預覽無誤-確定，得到下圖（圖2-11）。&

39、lt;/p><p>　　圖2-11 負載壓氣機葉片建模圖</p><p>　　接下來，點擊葉片平面-草圖-曲線功能。為了得到凹槽，要讓所做圖形封閉，所以所做曲線要和葉片輪廓大致相同，接著將圖形完全封閉起來，通過草圖診斷確認。退出草圖。</p><p>　　點擊凹槽按鈕-限制類型為尺寸-深度7mm-預覽無誤-確認。得到下圖（圖2-12）。</p><p

40、>　　圖2-12 負載壓氣機葉片切割草圖</p><p>　　接下來，選擇所做圖形-矩形列陣工具-圓形列陣-以實例和總角度為參數-實例數目11-參考Y軸-角度360毒-預覽無誤-確認。得到下圖（圖2-13）。</p><p>　　圖2-13 葉片圓形陣列</p><p>　　圖2-14 葉片外形修整效果</p><p>　　補充：最后裝

41、配的時候所做零件與進氣口不符合，所以要進行修改。</p><p><b>　　修改步驟：</b></p><p>　　選定平面-草圖-弧線-封閉圖形-診斷無誤-退出草圖。</p><p>　　點擊凹槽按鈕-限制類型為尺寸-深度5mm-預覽無誤-確認。</p><p>　　矩形列陣-圓形列陣-以實例和角度為參數-實例為11

42、-角度360度-參考Y軸-預覽無誤-確認。再在裝配時確認是否符合要求，符合就保存文件。</p><p>　　2.4 導流葉片建模</p><p>　　接下來要建立的模型是進氣導流葉片，實例如下圖（無作動筒）。</p><p>　　圖2-15 負載壓氣機進口導向葉片</p><p>　　圖2-16 進口導向葉片外環(huán)</p>&l

43、t;p>　　運行CATIA-新建-part文件-草圖-選擇右上角的Y軸，定zx平面。接下來點擊圓按鈕，以原點為圓心，等到光標上出現實心圓和圓圈時畫圓。畫兩個，其約束分別為半徑95mm以及半徑125mm。診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　選定所做圖形-凸臺-以尺寸為第一限制類型-長15mm-預覽無誤-點擊確定。選定圓環(huán)平面-右側工具欄平面功能-以偏移平面為平面類型-15mm偏移量-預覽無誤-確認。&l

44、t;/p><p>　　選定該新平面，進入草圖，仍以半徑95mm和125mm為約束，圓心在原點做同心圓環(huán)。再做兩條沿半徑方向的直線，通過裁剪得到圓環(huán)塊。診斷無誤后退出草圖。 </p><p>　　選擇凸臺-尺寸為15mm-預覽無誤-確認。對所得臺體使用圓形列陣功能，角度間距22.5度、實例個數17。預覽無誤后確認。得到圖2-16。</p><p>　　選定圓面-草圖-凹

45、槽，在約束下將圓的側面切成16個平面，診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　繼續(xù)選定新的平面-草圖-通過畫圓功能為進氣導流葉片軸的安裝提供位置。接著點擊平面按鈕得到偏移平面以方面在上面做出齒輪，進行約束。診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　通過凸臺將齒輪拉伸，使其實體化。應用圓形列陣使之列為16個。如下圖（圖2-17）。</p><p>　　圖2-17 導

46、向葉片作動齒輪</p><p>　　在為進氣導流葉片建模的時候，需要選擇輔助平面。建模過程不再贅述。使用圓形列陣時，實例數16個、角度360度，以Y軸為旋轉軸。預覽無誤后確認。如下圖。</p><p>　　圖2-18 葉片建模</p><p>　　挖齒輪槽是為作動環(huán)建模的主要工作。槽深2mm。如下圖（圖2-19）。</p><p>　　圖2-

47、19 作動環(huán)齒輪凹槽</p><p>　　2.5 負載壓氣機機匣建模</p><p>　　接下來的建模對象是引氣機機匣。參考機匣形狀，確定草圖如下，接著使之繞軸線旋轉便可。 </p><p>　　圖2-20 機匣草圖</p><p>　　由于這個草圖的建模設計到的數據較多，故先查詢了AMM手冊，并依此作為參考。打開草圖，定zy平面，旋轉軸選

48、定為Y軸。通過圓功能定義內外筒，并約束其內徑為75mm、外徑250mm。其余的根據參考數據，通過點功能以及直線功能畫出剩余部分。圖形完成后通過診斷找出是否有約束過多的地方并且進行修改。診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　之后選定草圖，點擊旋轉體按鈕。這里要說明一點，為了更好的看清內部結構，所以旋轉的角度沒有選擇360度，而是在不影響的建模的前提下選擇300度。完成后的模型圖如下（圖2-21）。</p&

49、gt;<p>　　圖2-21 負載壓氣機機匣</p><p>　　接下來就是螺紋安裝孔的制作，位置是在附件齒輪箱的安裝邊上。打開草圖，選定平面，利用圓功能畫好草圖。</p><p>　　退出草圖后，點擊凹槽按鈕，先做好一個螺紋孔。接著通過圓形列陣做出所有的螺紋孔。以Y軸為參考，實例個數36，角度為360度，預覽無誤后確認。做出的圖形如下（圖2-22）。</p>

50、<p>　　圖2-22 螺栓安裝孔</p><p>　　2.6 核心機機匣建模</p><p>　　在進行核心機機匣建模時，包含了多個部件，故其草圖的畫法如下。</p><p>　　壓氣機進口弧形：進入草圖后，油AMM手冊里的原理圖，以Y軸為轉軸，定yz平面。點擊樣條線按鈕，確定7個點，這樣就保證了弧線的形狀。</p><p>　

51、　接著點擊鏡像按鈕的工具欄，再點擊偏移按鈕。選定剛才所畫弧線，用鼠標左鍵點擊做出新的偏移線。約束時以3mm為倆線的間距。</p><p>　　燃燒室外壁與排氣部分：燃燒室外壁可通過輪廓功能做出來，再點擊圓角按鈕，可做出兩條垂直直線之間的圓角。因AMM中沒有給出具體的角度值，且為了后期的處理，這里可以不做約束。</p><p>　　燃燒室內筒：畫內筒時不能粗心，因為筒內有很多細小的凹凸面，有

52、間隙，有溝槽，都要仔細地去完成。對此，先要畫一個整體弧線段，再通過快速修剪功能達到預期的效果，快速修剪可在修剪按鈕旁邊的小箭頭中找到。</p><p>　　在畫完草圖后，因圖中很多地方涉及到點線關系，所以一定要通過草圖診斷找出多余的約束或者沒有封閉的情況，再通過診斷中的提示位置一一修改，最后得到圖2-23。</p><p>　　退出草圖后，依然使用旋轉體按鈕，角度300度，同樣是為了更好的

53、看清楚里面的部件。預覽無誤后，確認，得到圖2-24。</p><p>　　圖2-23 核心機機匣草圖</p><p>　　圖2-24 核心機機匣旋轉實體</p><p>　　接下來，選定平面為yz，通過偏移平面功能使之偏移480mm，預覽無誤后確認。</p><p>　　選定新的平面，進入草圖。通過矩形功能做出滑油冷卻口。草圖診斷無誤后退出草

54、圖，選擇凸臺按鈕，以直到曲面為第一限制類型，預覽無誤后確認。如此就得到了冷卻口實體的實心圖樣。以上述相同的步驟得到進口擴口的實體圖。再選定冷卻后出口平面，通過平面按鈕在圖上得到一個方形。其約束為距冷卻口內徑各邊均為20mm，退出草圖。選擇凸臺按鈕，限制類型為尺寸，長為5mm，預覽無誤后確認。接下來就要進行挖槽的工作，其位置是冷卻口的內徑處。以其氣流方向的平面為定平面，進入草圖。通過矩形功能在其上做一矩形，其約束為距冷卻口外框各邊均為22

55、mm，診斷無誤后退出草圖。點擊凹槽按鈕，限制類型為尺寸，深度279mm，預覽無誤后確認。得到下圖（圖2-25）。</p><p>　　圖2-25 滑油散熱口</p><p><b>　　2.7 渦輪建模</b></p><p>　　接下來是渦輪的建模。其具體建模數據是參照AMM手冊中的APU圖像以及之前所做部件進行限制與確定。</p&g

56、t;<p>　　建模過程為，打開CATIA-新建-part文件-進入草圖-定yz平面，通過軸功能建一軸線，使之與Y軸重合。再通過矩形功能做一矩形，接著使用輪廓得到下圖所示凹陷圖樣。約束軸線與矩形上邊距離116mm，與矩形下邊距離為22.5mm。左右邊寬度45mm，診斷無誤后退出草圖。</p><p>　　點擊旋轉體按鈕，角度360度，以草圖中的軸線為軸線。預覽無誤后確認。得到下圖（圖2-26）。&l

57、t;/p><p>　　圖2-26 渦輪盤實體</p><p>　　定zx平面，以zy為參考平面通過偏移功能得到一新的平面，偏移量184mm。而渦輪葉片就是通過這個新的平面做出。如下圖。</p><p>　　圖2-27 葉片草圖平面</p><p>　　選定新的平面，進入草圖。通過點擊樣線條按鈕繪出葉片形狀的封閉圖，診斷無誤后退出草圖。</p

58、><p>　　接著選定草圖，選擇凸臺按鈕，以尺寸為限制，長度69mm。預覽無誤后確認。得到下圖。</p><p>　　圖2-28 葉片實體</p><p>　　接著選中所做草圖，點擊圓形列陣，角度360度，實例個數為30。預覽無誤后確認。如下圖（圖2-29）。</p><p>　　圖2-29 葉片圓形陣列</p><p>

59、　　上述為第二級輪盤和葉片的建模過程。除尺寸不同，第一級也是相同的建模步驟。</p><p>　　2.8 引氣活門建模</p><p>　　接下來是引氣活門的建模，完成后的模型如下。</p><p>　　圖2-30 引氣活門</p><p>　　建模的具體過程為，打開CATIA-進入草圖-定yz平面-圓功能，直徑約束為110mm。退出草圖。

60、點擊凸臺按鈕，拉伸量為10mm。</p><p>　　選定拉伸后的平面，進入草圖，通過平面功能做一個直徑100mm的圓，退出草圖。再使用凸臺將其拉伸80mm。</p><p>　　再以新的平面為定平面，進入草圖，做一個以110mm為直徑的圓，一段50mm寬的直線以及與圓相切的兩條直線。通過修剪除去封閉的弧線，草圖診斷無誤后退出草圖。再利用凸臺將其拉伸50mm，最終得到下圖（圖2-31）。&

61、lt;/p><p>　　圖2-31 引氣活門管建模</p><p>　　將新的凸臺為定平面，進入草圖，建一個圓，直徑100mm，圓心在原點上。接著在Y軸上方90mm出畫一個平臺，退出草圖。</p><p>　　點擊凸臺按鈕，把兩幅草圖各拉伸50mm，得到下圖。</p><p>　　圖2-32 引氣活門管支承座建模</p><p

62、>　　進入草圖，定平面為新的平面。通過圓功能畫圓。其直徑為110mm，圓心在原點。在畫一條線段，長50mm，與Y軸的距離是90mm，從線段的兩個端點出發(fā)，畫出兩條于圓相切的直線。利用快速修剪功能被封閉的圓弧以及多余的部分，然后退出草圖。</p><p>　　通過凸臺對其進行拉伸，拉伸幅度10mm，預覽無誤后確認。</p><p>　　再定新的平面為定平面，進入草圖，畫圓，直徑100m

63、m，退出草圖。通過凸臺拉伸，拉伸量30mm。</p><p>　　重復上述操作步驟，約束尺寸改為直徑110mm，拉伸量10mm。得到下圖。</p><p>　　圖2-33 引氣活門管建模成型</p><p>　　選定支架平面上表面，進入草圖，通過矩形工具欄繪出一個約束為邊長15mm的正八邊形，如下圖。</p><p>　　圖2-34 支承座8

64、邊形凸臺草圖</p><p>　　退出草圖后，再通過凸臺將其拉伸，拉伸量5mm。</p><p>　　圖2-35 支承座8邊形實體</p><p>　　剩余部件的建模都可以通過上述方法完成，最后得到下圖。</p><p>　　圖2-36引氣活門成型圖</p><p>　　2.9 防喘活門及其管道建模</p>

65、;<p>　　接下來是防喘活門以及其管道的建模，如下圖（圖2-37）。</p><p>　　圖2-37 防喘活門及其管道</p><p>　　具體的建模思路可以參照引氣活門的方法。同樣是定平面為yz平面，圓心在原點，分別畫出兩個直徑100mm、110mm的圓。再通過凸臺功能拉伸，做出活門支架，便可以得到下圖。</p><p>　　圖2-38 防喘活門固

66、定支架</p><p>　　仍是先前的思路，參照AMM手冊及實物圖片，對剩余零件一一制作，最終得到下圖。</p><p>　　圖2-39 防喘活門成型圖</p><p>　　在對管道建模時，進入草圖后，定平面為活門出口段，使用圓功能畫出一個圓環(huán)，其半徑分別是50mm、48mm。退出草圖。</p><p>　　點擊凸臺按鈕，以尺寸為第一限制類型

67、，拉伸量41mm。注意不要選錯草圖。預覽無誤后確認，得到圖2-40。</p><p>　　圖2-40 防喘活門直管部分</p><p>　　對于管道后部的建模，由于后端是彎管，因此想要利用凸臺功能是不現實的。所以要選用另外一種方式-肋功能。</p><p>　　想運用肋功能，肋的走向線是必不可少的。所以要現在xy平面做引導線，接下來就可以用肋功能了。引導線需要在草圖

68、環(huán)境下通過點線功能畫出，其畫法如下。</p><p>　　圖2-41 防喘活門彎管脊線</p><p>　　點擊肋按鈕，以草圖34為輪廓、草圖33為中心曲線，角度選擇保持，預覽無誤并且符合要求后，確認。如此便可以得到防喘活門的模擬圖形（圖2-42）。</p><p>　　圖2-42 防喘活門彎管成型圖</p><p>　　第3章 APU主要

69、部件裝配</p><p>　　之前所做的建模工作都是對單個部件的，最后需要的成品是一臺能表現出主要部件的APU發(fā)動機以及它外部的引氣管道的模型，因此，還需要將以上所作的模型進行裝配工作。裝配在CATIA V5軟件里面具備了這個功能，建立一個product文件，后將其余分散的零部件加入進去，再通過約束功能確定他們之間的位置，最后再將不同的部件進行著色，使其變得更真實并且部件間也更容易辨認。通過虛擬裝配工作，可以加深

70、對APU內部結構的理解。</p><p>　　3.1 APU外部殼體的裝配</p><p>　　運行CATIA程序，新建一文件，將文件類型上選擇為product文件，之后在新窗口上選擇右邊工具欄上的現有部件按鈕，然后再點擊左邊目錄樹上的product欄目，這時回彈出所建零散部件的文件夾，之后選擇APU進氣口殼體，再選擇修復部件功能，再選定該殼體，使得該殼體位置已被固定。之后再選擇現有部件

71、功能，點擊product欄目，選中負載壓氣機機匣，之后選擇接觸約束，將進氣口殼體安裝邊與負載壓氣機機匣安裝邊選中，這樣它們就接觸了，然后再選擇相合約束，找到進氣口殼體的圓心軸線，再選中負載壓氣機機匣的圓心軸線，單擊選中，再選擇下方的更新功能，便可得出圖3-1所示的效果。</p><p><b>　　圖3-1 導入元件</b></p><p>　　之后選擇現有部件按鈕，

72、在點擊product目錄樹，打開核心機機匣殼體，再選中接觸約束功能，之后分別選擇APU進氣口殼體安裝邊和核心機機匣安裝邊，則它們就會相互接觸，之后再選擇相合約束功能，然后選擇APU進氣口殼體的圓心軸線，再選中核心機機匣圓心軸線，之后再選擇更新功能，便可得出如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 “相合”操作</p><p>　　3.2 APU內部主要部件的裝配</p>

73、<p>　　之后再選擇現有部件選中負載壓氣機渦輪，再雙擊該渦輪，然后變回part窗口，然后選擇平移功能，方向是沿著Y軸，距離是129毫米，單擊確定后確認安裝位置正確后如圖3-3所示的效果。</p><p>　　圖3-3 負載壓氣機裝配</p><p>　　之后選擇現有部件功能，點擊product目錄樹，選擇負載壓氣機進氣導向葉片，再選擇安裝邊和負載壓氣機匣的安裝邊，然后選擇接

74、觸約束，同時選擇相合約束，對他們進行同心同軸定位，得出如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 進口導向葉片裝配</p><p>　　之后再選擇現有部件功能，然后選擇左邊product目錄樹，然后選中工作壓氣機，之后調整壓氣機的位置以配合核心機機匣，雙擊壓氣機，彈回到part窗口之后選擇平移功能，選擇平移方向為Y軸，通過調整，最終平移量為356毫米,效果如圖3-5所示。</p&

75、gt;<p>　　圖3-5 工作壓氣機裝配</p><p>　　之后選擇現有部件按鈕，選中product目錄樹，然后分別調出兩級渦輪出來，也分別使用平移功能，沿著Y軸平移，將其移到適當的位置，如圖3-6所示。</p><p><b>　　圖3-6 渦輪裝配</b></p><p>　　之后選擇現有部件按鈕，后選擇product目錄

76、樹，然后選中軸文件加載，通過調整位置，可得將軸沿Y軸平移—21毫米后的效果如圖3-7所示。</p><p><b>　　圖3-7 軸的裝配</b></p><p>　　3.3 APU引氣管路的裝配</p><p>　　之后再選擇現有部件按鈕，點擊product目錄樹，調出負載壓氣機環(huán)形引氣管部件，之后選擇接觸約束功能，將環(huán)形引氣管安裝邊與負載

77、壓氣機機匣安裝邊選中，使其接觸，再通過相合約束功能使其二者的圓心軸線共線，便可得圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 引氣管裝配</p><p>　　之后調出該二分管，利用接觸約束和相合約束功能將其裝配如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 引氣管體裝配</p><p>　　3.4 主齒輪箱與角齒輪箱的裝配</p>

78、;<p>　　然后利用相同的方法，調出引氣活門，選擇接觸約束功能，選中管道安裝邊和引氣活門安裝邊，之后再選擇相合約束功能，選中引氣活門圓心軸線和管道圓心軸線，可得安裝引氣活門如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 引氣活門裝配</p><p>　　之后利用相同的方法調出防喘活門及其管道，點擊接觸約束功能，并選中管道安裝邊和防喘活門安裝邊，之后再利用相合約束功能，選

79、中管道圓心軸線和防喘活門圓心軸線，可得安裝防喘活門和防喘排氣管如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 防喘活門及排氣管裝配</p><p><b>　　APU虛擬仿真</b></p><p>　　接下來就是對APU進行虛擬仿真。要用到Deep Exploration這個軟件。在這之前，需要將所做的CATIA文件轉換為DP可以讀取的*

80、.cgr文件。</p><p>　　打開CATIA，從工具欄中選取實用程序，選擇CATDMUUtility并雙擊，會出現如下窗口。</p><p>　　圖4-1 CATDMUUtility窗口</p><p>　　在輸入文件欄中輸入CATIA文件，選擇轉換選項為cgr，自定義輸出文件夾，這樣就可以轉換為*.cgr文件了。</p><p>　　

81、首先用DP打開chengpin.cgr文件，再將文件另存為chengpin.rh格式，這樣打開后就直接是DP的動畫制作過程了。</p><p><b>　　圖4-2 成品列表</b></p><p>　　左鍵點擊目錄中的每個細節(jié)就能看見主界面中模型相對應的3D部分變成了大紅色，這樣就可以對應模型進行細節(jié)的修改，例如下圖。</p><p><

82、;b>　　圖4-3 列表詳情</b></p><p>　　圖4-4 列表對應圖示</p><p>　　接下來就是正式開始仿真過程的制作。</p><p>　　首先要調出制作動畫的步驟，在最上面的菜單中右上的灰色部分選取按鈕，即調用了選擇環(huán)境，這樣就可以改變模型的表現樣式和方便動畫制作。在右側的兩個框體的上方的框體選擇Step指令，就可以添加動畫的步

83、驟，點擊圖標新建一個動畫步驟欄，在下面的Procedure內容里就會多出一個空白的Step1步驟。</p><p>　　但是在Deep exploration里面新建了某一個步驟以后該步驟的動畫起始點即為新建步驟時的主界面的情況，所以要先選定一個直觀圖再新建Step。</p><p>　　而動畫是從滑油箱開始的，為了使觀眾不至于感到突兀，需要在開始動畫之前加一個發(fā)動機的整體效果直觀圖。選擇

84、的直觀圖效果如下：</p><p>　　圖4-5 直觀裝配圖</p><p>　　接著就是制作動畫的封面。</p><p>　　因為動畫的制作初衷主要是供教學和研究參考用，加上本人也是新接觸Deep Exploration，在整體動畫播放效果上還在初步嘗試中，所以就選擇了比較簡單的動畫封面，即白色的底面下僅僅注明了動畫標題、模型制作人和動畫制作人。</p>

85、;<p>　　下面介紹下在Deep Exploration插入圖片的方式。由于發(fā)動機滑油系統(tǒng)的模型是擺放在在一個3D的空間里面，所以是無法直接插入一個2D形式的圖片的，要將圖片變?yōu)橐粋€3D形式才行，通俗一點說就是將圖片畫在一塊很薄的板上放進模型所在的3D空間里面去。</p><p>　　將動畫封面插入模型3D動畫步驟的方法：首先打開windows自帶的畫圖軟件，制作出一個封面動畫，然后保存為一個De

86、ep Exploration軟件可以打開的圖片格式，例如*.png格式。</p><p>　　接著打開Deep Exploration軟件，用File的Open指令打開所制作的*.png格式的圖片，并且對該圖片執(zhí)行3D模型的操作，例如Author里面的按鈕，該按鈕的作用是放大某一個3D模型的部位，選中2D形式的圖片之后再點擊該按鈕就會把2D圖片變成一個有厚度的3D板塊。</p><p>　

87、　在Deep Exploration軟件里面的Scene面板中右鍵選擇該3D模型，選擇Copy指令。再用Deep Exploration軟件打開*.rh格式的滑油系統(tǒng)動畫制作程序，在Scene面板中右鍵選擇滑油系統(tǒng)的3D裝配總模型的文件夾，選擇Paste指令就可以將圖片制作的3D板插入到裝配模型中去。</p><p>　　再用3D模型制作指令中的指令移動圖片板，用指令旋轉圖片板。將圖片板放置到裝配模型中與發(fā)動機

88、軸線相垂直的平面，置于前整流錐的正前方，如下圖所示：</p><p><b>　　圖4-6 動畫封面</b></p><p>　　再進入F11全屏模式下調整整體的播放效果，調整完之后在Step面板中新建一個step，會顯示是step2，這個次序沒有關系，只需要左鍵點擊該step到上一step1的上面，就會比總體效果圖先播放。還可以將這一step命名和添加注釋，命名為：

89、標題。</p><p>　　下面就是為各個部件添加描述、停留動畫以及閃光。</p><p>　　描述和封面動畫的制作方法一樣，不在贅述。這里要強調的是，每次描述的時候，都要重新回到step2里去制作，也就是封面動畫的下一個整體效果圖。這樣才能保證動畫的準確性、流暢性。</p><p>　　下面是給這個效果圖加一段空白的動畫使它停留一段時間：在Deep Explora

90、tion軟件主界面右側的下側Animations面板中選擇指令，即新建了一組空白的動畫，默認動畫幀數是30，fps（每秒播放幀數）是30，所以默認的動畫播放時間是1s，符合動畫播放的要求。新建的動畫形式是Sequence1，可以更改名稱，如下圖所示：</p><p><b>　　圖4-7 空白片段</b></p><p>　　更改名稱為：空白。在Step面板里面選擇滑

91、油箱效果圖的step，右擊在彈出菜單中選擇最下面的Step properties選項，即步驟的熟悉，在第二欄的Animation菜單中選擇“空白”這一動畫添加到滑油效果圖中，這樣滑油箱效果圖就能在動畫播放中停留1秒鐘了。下面是屬性面板中的選項：</p><p>　　圖4-8 添加空白片段</p><p>　　將上一個step的葉片的效果圖拉大，拉到視野中滑油箱處于一個很明顯的位置。再用畫圖

92、工具制作出“第一級葉片”這五個字的圖片，用Deep Exploration軟件打開變?yōu)?D格式以后加入到動畫的*.rh文件中的模型細節(jié)中去，再將該圖片移動旋轉到剛剛選擇的拉大的效果圖中，擺放到一個較好的位置。如圖所示。</p><p><b>　　圖4-9 添加描述</b></p><p>　　然后是給這段動畫step中加上第一級葉片閃爍效果。首先右擊step，點擊圖

93、中的第一級葉片使之成為紅色。選擇Properties上面的”Small Add”To Assignment指令，彈出如下圖所示的框體。</p><p>　　點擊下圖中面板的Change按鈕，會彈出新的屬性窗口。</p><p>　　圖4-10 閃爍功能窗口</p><p>　　該窗口下就可以選擇閃爍的效果，包括高亮、部分閃爍和一直閃爍三種閃爍效果；可以選擇閃爍后的顏

94、色和閃爍的頻率，一般都會默認是紅色因為很顯眼，只有后面一些需要用到箭頭本身是紅色的時候才有必要更換閃爍的顏色。一般選擇默認即可。</p><p>　　再點擊OK按鈕，便可以在這一步驟中看到滑油箱的閃爍效果了。然后添加空白的時間為一秒的動畫進入該step，該step就完成了。</p><p>　　圖4-11 閃爍選項</p><p>　　重復上述步驟直至描述完所有的A

95、PU部件。</p><p>　　最后再添加一個結尾圖片。</p><p>　　將視角調整到動畫開始時的整體效果圖，再加入一個3D圖片，將該圖片在畫圖里面編輯并且插入背景圖。新建最后一個step，整個動畫就制作完成了。</p><p><b>　　圖4-12</b></p><p>　　另存為該*.rh文件，改為與課題相同

96、的名字。再次另存文件為*.html格式，這樣就可以用網頁打開進行效果演示了。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　建模思路是從局部到整體，先利用part文件進行多部件建模，最后利用Product文件進行統(tǒng)一。在part文件里，通過整體的建模，在product文件里，利用接觸約束和相合約束進行部件裝配。</p><p>

97、　　虛擬仿真的思路是由內到外根據順序一一描述，通過閃現功能具體指出所描述部件。</p><p>　　現今教科書和課堂很少具體涉及APU的深入講解，本課題可以彌補這一空缺。</p><p><b>　　本文的不足之處：</b></p><p>　　由于無法見到NG系列APU實物，只能通過AMM手冊的一張原理圖對內部進行建模，因此很多細微結構處仍不

98、夠清晰。</p><p>　　由于建模及虛擬仿真時間有限，因此僅僅能滿足課題的要求，而無法做到完全真實以及完全將細節(jié)也表現出來。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　謝礎，賈玉紅．航空航天技術概論．北京：北京航空航天大學出版社，2008．</p><p>　　張安鵬，張俊等．無師自通CATI

99、A V5之零件設計．北京：北京航空航天大學出版社，2007． </p><p>　　詹熙達．CATIA V5曲面設計實例精解．北京：機械工業(yè)出版社，2009．</p><p>　　羅爾斯-羅伊斯．噴氣發(fā)動機．天津：中國天津出版社，1992． </p><p>　　BOEING．737-600/700/800/900 AMM D633U1O1-E1．BOEING．&l

100、t;/p><p>　　中國民航學院飛機教研室．飛機結構與系統(tǒng)．北京：兵器工業(yè)出版社，2001．</p><p>　　BOING．737-600/700/800/900 IPC．BOEING．</p><p>　　許春生．民用航空發(fā)動機控制．北京：中國民航出版社，1995．</p><p>　　左龍彥．Deep Exploration應用中的若干問

101、題的解決．第十七屆玻璃鋼/復合材料學術年會，廣州，2008：1-12．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　轉眼之間，我的大學生涯就要結束了，而最后一個學期的畢業(yè)設計，又帶給了我與之前不同的大學生活。因為這一次我需要更多的依靠自己去解決問題，去完成問題。當然，不能閉門造車。在做的過程中，也有很多人給予了我?guī)椭?，沒有他們的幫助，也不會有我今

102、天的成果。</p><p>　　首先我要感謝我的指導老師張銀波老師，是他將我?guī)нM了虛擬建模的大門，為我打開了一扇全新的窗戶。由于APU的內容教材上介紹的不是很詳細，張老師便與我一起查閱資料，并且遇到對我有用的部分會適時的提醒我，讓我少走了很多彎路。在CATIA軟件的運用上，每當我有不明白的地方時，張老師總會逐漸的引導我，在關鍵時候提點一下，讓我通過自己的努力弄懂，這樣可以更加熟悉對軟件的應用。同時我也要感謝我的同

103、學，他們對軟件的運用比我熟練，教會了我很多更簡單的處理問題的方法。</p><p>　　最感謝的還是我的母校，中國民航大學。我在這里成長，成熟。在學到了專業(yè)知識的同時，也具備了一定的實踐操作能力。同時，大學的時光也讓我明白了更多的做人的道理，讓我可以更好的走向社會，走向未來。</p><p>　　最后，感謝所有支持和關心過我的人們！</p><p><b>

104、;　　附錄：外文翻譯資料</b></p><p>　　Source from: Trent900 section 7-Fuel system and Control.</p><p>　　FUEL SYSTEM AND CONTROL</p><p>　　Fuel System</p><p>　　Introduction<

105、/p><p>　　The function of the system is to receive fuel from the Aircraft tanks and deliver conditioned metered fuel into the combustion chamber for combustion. The fuel system is divided into:</p><p&

106、gt;　　Fuel Control</p><p>　　Fuel Supply</p><p>　　Fuel control is achieved electro-mechanically by the EEC interfacing with the Hydromechanical Metering Unit（HMU）</p><p>　　The fuel su

107、pply system is required to:</p><p>　　Uplift the fuel delivery pressure sufficient to cater for system pressure drop and fuel metering.</p><p>　　To heat the fuel in cold conditions.</p>&

108、lt;p>　　To filter the fuel.</p><p>　　To meter the fuel delivery to satisfy engine thrust requirement.</p><p>　　To finely atomise the fuel and air mix into the combustor.</p><p>　　

109、Incorporate independent devices to shut-off fuel delivery to the combustor (overspeed protection).</p><p>　　Incorporate a cockpit manually operated fuel shut-off valve.</p><p>　　Fuel System Unit

110、s</p><p>　　Low Pressure Pump (LPP)</p><p>　　The LPP is a single stage centrifugal pump that receives fuel from the Aircraft system and ensures satisfactory pressure to both HP pump inlets.</p

111、><p>　　Fuel Oil Heat Exchanger (FOHE)</p><p>　　The heat exchanger is used to transfer heat between the engine oil and the LP fuel from the LPP.</p><p>　　LP Fuel Filter</p><p

112、>　　The filter removes contaminants from the LP fuel before it passes to the HP system. It is a 40 micron non-cleanable filter.</p><p>　　A differential pressure transducer (set at 5psid) provides an indica

113、tion of impending filter blockage. A by-pass valve operates at 25psid to allow unfiltered fuel to the HP pump.</p><p>　　Main High Pressure Pump (HPP)</p><p>　　The HP pump is a spur gear type pum