基于飛機維修人員能量消耗的飛機部件維修性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于產(chǎn)品維修性設(shè)計研宄領(lǐng)域，具體為一種基于飛機維修人員能量消耗的 飛機部件維修性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于飛機來說，其維修性的好壞，對飛機投入使用后的使用和維修成本具有決定 性作用，也將影響飛機的市場前途。維修性是設(shè)計出來的，是一種設(shè)計屬性，伴隨飛機結(jié)構(gòu) 的設(shè)計定型，維修性即表現(xiàn)為飛機的固有屬性，這種固有屬性決定了飛機的使用與維護成 本，進而影響飛機全壽命周期的運營成本和經(jīng)濟性。因此，要使飛機具有良好的經(jīng)濟性和市 場競爭力，就必須充分考慮和重視飛機的維修性問題。
[0003] 產(chǎn)品的維修性研宄就是在產(chǎn)品的設(shè)計階段實現(xiàn)對產(chǎn)品的維修性能的評估以滿足 產(chǎn)品的日后使用和維修。維修性評估涉及許多評價因素，常見的評價因素包括簡化性、可達 性、標準化、互換性和人機功效等?，F(xiàn)有的維修性評價主要用來解決有關(guān)維修時間的分析評 價問題，從不同維修層次之間的時間關(guān)系、時間與影響因素之間的關(guān)系等兩個側(cè)面對維修 性進行了分析評價，缺乏除去時間目標以外的其他維修性目標的評價。
[0004] 目前國內(nèi)極少有相關(guān)研宄文獻開展了維修人員能量消耗定量評估的工作，現(xiàn)有 的能量消耗評估主要用來圍繞有關(guān)工作時間和靜止狀態(tài)的分析評估問題，從不同維修層 次之間的工作時間關(guān)系、工作時間與影響因素之間的關(guān)系等兩個側(cè)面對能量消耗進行了分 析，缺乏基于維修活動過程的動態(tài)能量消耗評估。因此如何盡可能準確、客觀地量化虛擬維 修過程中維修人員的能量消耗，成為迫切需要突破的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供基于飛機維修人員能量消耗的飛機維修性評估方法，在仿真 平臺中，通過維修過程仿真，確定能量消耗影響因素，計算出虛擬維修人員的能量消耗，作 為分析飛機結(jié)構(gòu)部件的維修性的評價指標。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 所述一種基于飛機維修人員能量消耗的飛機部件維修性評估方法，其特征在于： 包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :在仿真平臺中，設(shè)定虛擬維修人員的人體模型；將人體模型簡化為15個關(guān) 節(jié)點，并用節(jié)點以及部分節(jié)點之間的連線表示人體的10個部分：頭、軀干、左前臂、右前臂、 左上臂、右上臂、左小腿、右小腿、左大腿、右大腿；
[0009] 步驟2 :根據(jù)飛機部件的拆卸序列，在仿真平臺中進行虛擬維修人員拆卸過程仿 真；
[0010] 步驟3 :計算在拆卸過程仿真中虛擬維修人員的能量消耗；所述虛擬維修人員的 能量消耗為組成虛擬維修人員人體的10個部分各自的能量消耗之和；人體某一部分的能 量消耗為該部分克服重力的勢能消耗和移動的動能消耗之和；
[0011] 步驟4 :重復步驟2和步驟3,得到虛擬維修人員拆卸飛機部件中每個零件的能量 消耗以及虛擬維修人員完全拆卸飛機部件的能量消耗E_，其中虛擬維修人員拆卸飛機部 件中第j個零件的能量消耗為h，j= 1，2,…，J，J為飛機部件中的零件總數(shù)；
[0012] 步驟 5 :計算max(Ej/Emax)，j= 1，2,…，J，若max(Ej/Emax)小于 30%，則表示飛機 部件維修性符合設(shè)計要求，否則表示飛機部件維修性不符合設(shè)計要求；對于飛機部件中第 j個零件，若E/E_小于30%，表示該零件的維修性符合設(shè)計要求，否則表示該零件的維修 性不符合設(shè)計要求。
[0013] 進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于飛機維修人員能量消耗的飛機部件維修性評估 方法，其特征在于：步驟3中人體某一部分的能量消耗通過以下步驟得到：
[0014] 步驟3. 1 :根據(jù)設(shè)定的人體總質(zhì)量，以及設(shè)定的人體該部分的質(zhì)量在人體總質(zhì)量 中的比例關(guān)系，得到人體該部分的質(zhì)量m;
[0015] 步驟3. 2 :在仿真平臺坐標系OXYZ中計算人體該部分在OXZ平面內(nèi)的速度以及在 OY軸向上克服重力的移動距離，其中OXZ平面表示水平面，OY軸方向表示豎直方向；其中人 體該部分在OXZ平面內(nèi)的速度分為沿OX軸的速度和沿OZ軸的速度；
[0016] 若人體該部分為頭部，則取表示頭部的節(jié)點在單位時間t內(nèi)沿X軸的移動距離Sx 與t的比值Sx/t作為該部分沿OX軸的速度Vx，取表示頭部的節(jié)點在單位時間t內(nèi)沿Z軸 的移動距離32與t的比值Sz/t作為該部分沿0Z軸的速度Vz;取表示頭部的節(jié)點在0Y軸 上克服重力的移動距離作為該部分克服重力的移動距離Ly;
[0017] 若人體該部分為左前臂、右前臂、左上臂、右上臂、左小腿、右小腿、左大腿或者右 大腿，則分別計算該部分的兩個節(jié)點M和N在單位時間t內(nèi)沿0X軸的移動距離叫和nx，以 及在單位時間t內(nèi)沿0Z軸的移動距離叫和nz，取|mx-nx | /t作為該部分沿OX軸的速度Vx， mz-nz | /t作為該部分沿0Z軸的速度Vz;計算該部分的兩個節(jié)點M和N的中點在0Y軸上克 服重力的移動距離作為該部分克服重力的移動距離Ly;
[0018] 若人體該部分為軀干，則取表示軀干的六個節(jié)點的中心點在單位時間t內(nèi)沿X軸 的移動距離Sxl與t的比值Sxl/t作為該部分沿0X軸的速度Vx，取表示軀干的六個節(jié)點的 中心點在單位時間t內(nèi)沿Z軸的移動距離Szl與t的比值Szl/t作為該部分沿0Z軸的速度 Vz;取表示軀干的六個節(jié)點的中心點在0Y軸上克服重力的移動距離作為該部分克服重力的 移動距離Ly;
[0019] 步驟3. 3 :根據(jù)步驟3. 2得到的人體該部分在OXZ平面內(nèi)的速度以及在0Y軸向上 克服重力的移動距離，按照公式Ex=mVx2/2,Ez=mVz2/2,Ey=mgLy，得到人體該部分在0X 方向上的動能消耗Ex、在OZ方向上的動能Ez和在OY方向上的勢能消耗Ey，其中g(shù)為重力 加速度；得到人體該部分的能量消耗E=Ex+Ez+Ey。
[0020] 有益效果
[0021]本發(fā)明的基于虛擬維修的維修人員能量消耗評估，是將能量消耗評估方法應(yīng)用 于飛機結(jié)構(gòu)部件的虛擬維修當中。通過維修過程虛擬仿真，借助人機工效分析，準確、客觀 地計算維修人員維修飛機結(jié)構(gòu)零部件維修能量消耗，解決了目前虛擬維修過程中維修性 評價時難以擺脫參評人員主觀上的不確定性和其認識的模糊性等問題，可以應(yīng)用于飛機 結(jié)構(gòu)部件維修性評價，其他產(chǎn)品的維修性評價亦可將本發(fā)明作為參照。
【附圖說明】
[0022] 圖1為人體模型與簡化后用15個連接點表示人體的十個部分。
[0023] 圖2是某飛機起落架的零件圖。
[0024] 其中：1 :輪胎2 :輪胎軸承3 :輪軸4 :輪轂5 :卡盤6 :軸承7 :主軸8 :支架9 :減震 器10 :支撐板11 :泵左蓋12 :泵體13 :泵右蓋14 :油管。
[0025] 圖3標注出在仿真平臺上設(shè)定的關(guān)鍵幀動作。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明：
[0027] 本實施例以某飛機起落架為飛機部件維修對象，進行基于虛擬維修人員的能量消 耗的飛機部件維修性評價。
[0028] 根據(jù)零件之間的約束關(guān)系建立整個產(chǎn)品的拆卸順序。