《CT 在航空深弹结构分析和拆卸中的应用研究_先进制造技术_逆向工程_1826》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CT 在航空深弹结构分析和拆卸中的应用研究_先进制造技术_逆向工程_1826（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、CT 在航空深弹结构分析和拆卸中的应用研究_先进制造技术_逆向工程武器装备到使用或储存寿命后，出路有两条:一是报废，二是通过延寿处理继续使用。所谓延寿是指现役武器装备到达规定贮存期或超过规定贮存期，经性能检测、试验验证仍能满足使用要求，按规定程序继续贮存、使用的处理。我们引进的某型航空反潜自导深弹己到贮存期，就面临能否进行延寿继续使用的问题。对于国产武器装备，有详细的技术资料，可以从原设计方案出发，经过对图纸资料、性能指标要求等分析，结合武器装备性能的测试或试验，得出其是否还满足性能要求，从而达到延寿的目的。对于进口的武器，由于缺乏技术资料，只能采取逆向工程的方法，掌握其结构组成和性能指标。逆
2、向工程就是通过工业 CT 对武器进行断层扫描，然后将其还原成原生产图纸或产品的一种过程。逆向工程研究大体分为三种途径:第一种途径，将工业 CT 断层图像，利用计算机软件进行三维重建，得到立体图像，用自动成型机自动生产成型，得到产品，这种方法对空间形状复杂的构件使用最为方便，但是只能适用于一种材料的构 f 牛:第二种途径是将第一种途径中得到的三维立体图像，再利用专业软件进行特征尺寸辨别，获知结构的长、宽、高、直径等特征尺寸，与传统加工工艺接轨，获得产品，这种方法也只能适用于材料种类较少的构件:第三种途径是对未知产品进行多方位的断层图像扫描，精确测量产品各零件的特征尺寸、位置尺寸和密度变化，进而对
3、产品进行拆卸及结构分析，绘制出图纸。我们用第二种方法对航空深弹结构组成和原理进行了研究，利用工业CT 对武器系统进行无损检测，了解了内部结构，尤其是掌握了其内部火工品的位置和结构，为后来的拆卸奠定了基础，保证了拆卸过程中的安全性和可靠性。1 设备简介及扫描成像过程1.1 设备简介本延寿工程使用的工业 CT 系统为俄罗斯 Indintro 公司的 BT-50QXA 型工业CT 成像系统，其系统采用立式设计，工件坚直去放在回转工作台上，射线源、探测器分列工件两侧。除此之外，还有数据采集系统、扫描运动和数据采集的控制系统、主计算机和辅助设备等。1.1.1 射线源的主要技术指标射线源为美国 Varia
4、n 公司的 Lnatron 100 A 直线加速器。 最大射线能量 2MeV；最大穿透力达 180mm 等效钢厚；焦点直径不大于 2mm。1.1.2 工业 CT 成像系统的主要技术指标检测工件最大回转直径 500mm；检测工件最大重量 300kg；极限空间分辨率 1.31p ；极限密度分辨率 0.5% 。1.2 扫描成像过程把被测量的航空深弹(以下简称被测工件)放在工业 CT 机上的回转工作台上，在确定的高度上，经回转工作台旋转后得到不同角度的投影，再经过计算机重建得到对应的断层图像。回转工作台安装在地面上，仅能完成对工件不同高度的断层扫描，断层图像的重建是采用扇形束卷积反投影算法得到的。工件
5、在工作台上静止不动，加速器、探测器平台同步升降扫描时，完成对工件的 DRDigital Radiography)成像。DR 图像是 X 射线数字照相获得，是由平面扇形束穿透被测工件后被线形阵列器接收，X 射线穿透工件衰减后所携带的信息经探测器转换，经系统放大、A/D 转换和亮度矫正后处理成工件某一高度的透视图像，然后由机械数控系统控制加速器和探测器同步上升(或下降)对工件另一高度处进行照相，最后将各个高度处的透视像组合成一副完整的工件透视图像。2 利用工业 CT 对深水炸弹进行结构分析我们初步了解某型自导深弹的结构主要由深弹主弹体、壳体、降落伞舱等三大部分组成。主弹体按其功能分为头部水声换能器
6、基阵、战斗部、保险装置和自导控制系统等部分组成问。为了搞清该型弹的内部结构，我们先用工业 CT对其主弹体电子舱与战斗部链接处进行结构纵向断层扫描，从而判断结构内部装配关系和产品工作机理，并测量结构尺寸:再根据不同需要选择对其结构进行横向断层扫描，进一步了解内部结构状况细节，并测量内、外直径，内部部件的横向尺寸:进而得到其结构并测绘图纸。根据需要我们对深水炸弹部分部件进行了 ICT 照相。ICT 图像中各位置的 CT 值以不同的灰度显示出，CT 值与对应的零件密度奋近似比例关系，从中可以清晰地区分各个零件并判断出它们之间的位置装配关系。2.1 深弹头部纵向结构分析 图 1 为深弹头部的纵向工业
7、CT 断层扫描图像。图中主要显示了水声换能器基阵的结构和位置，并能测量出深弹弹壁厚度。换能器主要由压电陶瓷传感器装置、保护盖、水压开关和抛盖机构等组成。水压开关由膜片和触电系统组成，触点系统中是常开触点，在击水和形成击水指令后闭合。保护盖直径 48mm，厚度 14mm ，用来保护换能器，防止在击水时换能器受到机械损伤。图 2(a)是根据图 1 所示的工业 CT 断层扫描图像而画出的结构示意图，图 2(b)和图 2(c)为实物照片，实物图与结构示意图的对比验证了 CT 片对拆卸的指导性和结构分析的正确性。图 1 深弹头部纵向工业 CT 断层扫描图像 图 2 深弹头部解剖结构示意图与实物对照2.2
8、 深弹尾壳体纵向结构分析图 3 为深弹尾壳体的纵向工业 CT 断层扫描图像。尾壳体由螺塞固定在主弹体上，用来通讯的航空插头由卡环固定在尾壳体的后端面上。尾壳体与爆炸螺栓结合处、尾壳体与主弹体结合处都装有橡胶密封圈，用来保证结合部的密封。爆炸螺栓两头有螺纹，一头拧在弹体尾部的柱塞上，另一头用来安装螺栓，固定尾壳体。爆炸螺栓整体呈哑玲状，其长度 75mm，两头粗中间细，中间最细处为可断部位，直径 14mm(见图 5 所示。爆炸螺栓上安装分离尾壳体的火药爆炸部件，接到脱离尾壳体指令后，火药爆炸部件的抛射药动作，在柱塞与尾壳体后端面之间产生增压，导致爆炸螺栓断裂，从而使尾壳体和减速舱与主弹体分离。图
9、4 为深弹尾壳体的纵向示意图。图 5 为拆下来的爆炸螺栓图片，可以清楚地看出可断处直径最细。 图 3 深弹尾壳体的纵向工业 CT 断层扫描图像图 4 深弹尾壳体的纵向解剖结构示意图 5 深弹尾部爆炸螺栓照片2.3 深弹电子舱与战斗部连接处的横向分析由于战斗部的起爆是由电子舱控制，通过保险装置来引爆发火装置(火工品)完成的。在分解电子舱与战斗部连接时，必须了解清楚内部的布局和相互位置，方可进行拆卸。例如，要对电子舱与战斗部纵向扫描，在电子舱与战斗部链接处定位，进行横向扫描，以便更好的了解内部结构。图 6 是 CT 断层扫描的图像，清晰地显示出电子舱与战斗部链接处的各部件的具体位置，中间为保险装置
10、以及内部的电路板结构，保险装置外围为一些连接电缆及插头等。深水炸弹外径211mm，压环厚度 9mm，引信外直径 71.5mm。图 6 为根据 CT 断层扫描图像和原理分析画出的深弹电子舱与战斗部解剖结构示意图。 图 6 深弹电子舱与战斗部连接处的横向工业 CT 断层扫描图像 图 6 深弹电子舱与战斗部连接处的解剖结构示意图与实物图片3 结论利用工业 CT 机对所研究深弹武器进行扫描成像，通过图像帮助找们分析内部结构，测量结构尺寸、搞清连接关系，对于制定拆卸方案和实施安全拆卸等起到了相当重要的作用，同时，有了 CT 图像，加快了工程研究的进度，也为今后类似项目的科研和生产积累了经验。 武器装备到
11、使用或储存寿命后，出路有两条:一是报废，二是通过延寿处理继续使用。所谓延寿是指现役武器装备到达规定贮存期或超过规定贮存期，经性能检测、试验验证仍能满足使用要求，按规定程序继续贮存、使用的处理。我们引进的某型航空反潜自导深弹己到贮存期，就面临能否进行延寿继续使用的问题。对于国产武器装备，有详细的技术资料，可以从原设计方案出发，经过对图纸资料、性能指标要求等分析，结合武器装备性能的测试或试验，得出其是否还满足性能要求，从而达到延寿的目的。对于进口的武器，由于缺乏技术资料，只能采取逆向工程的方法，掌握其结构组成和性能指标。逆向工程就是通过工业 CT 对武器进行断层扫描，然后将其还原成原生产图纸或产品
12、的一种过程。逆向工程研究大体分为三种途径:第一种途径，将工业 CT 断层图像，利用计算机软件进行三维重建，得到立体图像，用自动成型机自动生产成型，得到产品，这种方法对空间形状复杂的构件使用最为方便，但是只能适用于一种材料的构 f 牛:第二种途径是将第一种途径中得到的三维立体图像，再利用专业软件进行特征尺寸辨别，获知结构的长、宽、高、直径等特征尺寸，与传统加工工艺接轨，获得产品，这种方法也只能适用于材料种类较少的构件: 第三种途径是对未知产品进行多方位的断层图像扫描，精确测量产品各零件的特征尺寸、位置尺寸和密度变化，进而对产品进行拆卸及结构分析，绘制出图纸。我们用第二种方法对航空深弹结构组成和原
13、理进行了研究，利用工业CT 对武器系统进行无损检测，了解了内部结构，尤其是掌握了其内部火工品的位置和结构，为后来的拆卸奠定了基础，保证了拆卸过程中的安全性和可靠性。1 设备简介及扫描成像过程1.1 设备简介本延寿工程使用的工业 CT 系统为俄罗斯 Indintro 公司的 BT-50QXA 型工业CT 成像系统，其系统采用立式设计，工件坚直去放在回转工作台上，射线源、探测器分列工件两侧。除此之外，还有数据采集系统、扫描运动和数据采集的控制系统、主计算机和辅助设备等。1.1.1 射线源的主要技术指标射线源为美国 Varian 公司的 Lnatron 100 A 直线加速器。最大射线能量 2MeV
14、；最大穿透力达 180mm 等效钢厚；焦点直径不大于 2mm。1.1.2 工业 CT 成像系统的主要技术指标检测工件最大回转直径 500mm；检测工件最大重量 300kg；极限空间分辨率 1.31p ；极限密度分辨率 0.5% 。1.2 扫描成像过程把被测量的航空深弹(以下简称被测工件)放在工业 CT 机上的回转工作台上，在确定的高度上，经回转工作台旋转后得到不同角度的投影，再经过计算机重建得到对应的断层图像。回转工作台安装在地面上，仅能完成对工件不同高度的断层扫描，断层图像的重建是采用扇形束卷积反投影算法得到的。工件在工作台上静止不动，加速器、探测器平台同步升降扫描时，完成对工件的 DRDi
15、gital Radiography)成像。DR 图像是 X 射线数字照相获得，是由平面扇形束穿透被测工件后被线形阵列器接收，X 射线穿透工件衰减后所携带的信息经探测器转换，经系统放大、A/D 转换和亮度矫正后处理成工件某一高度的透视图像，然后由机械数控系统控制加速器和探测器同步上升(或下降)对工件另一高度处进行照相，最后将各个高度处的透视像组合成一副完整的工件透视图像。2 利用工业 CT 对深水炸弹进行结构分析我们初步了解某型自导深弹的结构主要由深弹主弹体、壳体、降落伞舱等三大部分组成。主弹体按其功能分为头部水声换能器基阵、战斗部、保险装置和自导控制系统等部分组成问。为了搞清该型弹的内部结构，我们先用工业 CT对其主弹体电子舱与战斗部链接处进行结构纵向断层扫描，从而判断结构内部装配关系和产品工作机理，并测量结构尺寸:再根据不同需要选择对其结构进行横向断层扫描，进一步了解内部结构状况细节，并测量内、外直径，内部部件的横向尺寸:进而得到其结构并测绘图纸。根据需要我们对深水炸弹部分部件进行了 ICT 照相。ICT 图像中各位置的 CT 值以不同的灰度显示出，CT 值与对应的零件密度奋近似比例关系，从中可以清晰地区分各个零件并判断出它们之间的位置装配关系。
