机翼壁板内形曲面生成方法技术领域
本发明属于飞机结构建模技术领域，具体涉及机翼壁板内形曲面生成方法。
背景技术
目前，国内飞机型号繁多，机翼壁板内形面越来越复杂，一般采用手工建模或者针
对某一具体型号采取编程方式解决。这种方式的缺点是：设计无统一标准，不同人员、不同
建模方式带来的内形误差也不相同，更新也非常繁琐耗时，新型号设计时仍需手工或者重
新编程建模。
发明内容
发明目的：对目前不统一、繁琐耗时的建模问题，提出一种机翼壁板内形曲面生成
方法。
技术方案：
机翼壁板内形曲面生成方法，其特征在于，壁板内形数据按照自定义的格式存放
在Excel表格中，通过原始数据，在Catia环境中，按照指定方式快速生成精确的壁板、梁、长
桁内形面，当机翼外形是直纹面或双曲面，且每两个长桁之间内形面厚度沿展向线性变化
时，选择步骤一进行机翼壁板内形曲面生成；当机翼外形是直纹面或双曲面，且每两个长桁
之间内形面厚度沿展向非线性变化时，选择步骤二进行机翼壁板内形曲面生成；当内形面
厚度变化沿展向及弦向均为非线性变化时，选择步骤三进行机翼壁板内形曲面生成，具体
步骤为：
步骤一：在两个长桁之间，对于每一个线性变化的曲面块，在边界处沿外形法线方
向建立厚度线，再以厚度线为边界，以外形曲面为导引，创建内形面边界线和导引线，然后
以内形面的边界线和导引线为基准，创建一块内形曲面；依据上述方法，创建出每个线性变
化区域的内形曲面。通过这些内形曲面块拼接出两个长桁之间从翼根到翼尖的完整曲面，
每两个内形曲面块在边界处是一阶连续；
步骤二：在两个长桁之间，每个肋位处沿外形法线方向建立厚度线，再以厚度线为
边界，以外形曲面为导引，创建内形面截面线和导引线，然后以内形面的截面线和导引线为
基准，创建出两个长桁之间从翼根到翼尖的完整曲面，该曲面在每个肋位处为二阶光滑连
续；
步骤三：在每个长桁与肋的交点处，沿外形法线方向建立厚度线，在每个长桁处，
以厚度线为边界，以外形曲面为导引，创建内形面的导引线；在在每个肋位处，以厚度线为
边界，以外形曲面为导引，创建内形面的截面线；然后以内形面的截面线和导引线为基准，
创建出完整的内形曲面，该曲面在每个控制点处为二阶光滑连续。
有益效果
本发明极大地提高了壁板内形建模效率和精度，产生了实际效益。
附图说明
图1为本发明实施例一的步骤一具体成型示意图。
图2为本发步骤三的具体成型示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
机翼壁板内形曲面生成方法，其特征在于，壁板内形数据按照自定义的格式存放
在Excel表格中，通过原始数据，在Catia环境中，按照指定方式快速生成精确的壁板、梁、长
桁内形面，当机翼外形是直纹面或双曲面，且每两个长桁之间内形面厚度沿展向线性变化
时，选择步骤一进行机翼壁板内形曲面生成；当机翼外形是直纹面或双曲面，且每两个长桁
之间内形面厚度沿展向非线性变化时，选择步骤二进行机翼壁板内形曲面生成；当内形面
厚度变化沿展向及弦向均为非线性变化时，选择步骤三进行机翼壁板内形曲面生成，具体
步骤为：
步骤一：在两个长桁之间，对于每一个线性变化的曲面块，在边界处沿外形法线方
向建立厚度线，再以厚度线为边界，以外形曲面为导引，创建内形面边界线和导引线，然后
以内形面的边界线和导引线为基准，创建一块内形曲面；依据上述方法，创建出每个线性变
化区域的内形曲面。通过这些内形曲面块拼接出两个长桁之间从翼根到翼尖的完整曲面，
每两个内形曲面块在边界处是一阶连续；如图1所示，每两个内形曲面块在边界EK处是一阶
连续。
该步骤优点是：创建内形曲面边界线和导线线过程中，始终与外形关联，内形面厚
度精确，数据量小，只须给出线性变化端点的肋位处厚度，便于更新。同时内形面变化均匀，
重量也较轻。目前的数控加工水平，对这样的内形也很方便完成。缺点是：需要对有限元计
算的厚度数据线性拟合。
步骤二：在两个长桁之间，每个肋位处沿外形法线方向建立厚度线，再以厚度线为
边界，以外形曲面为导引，创建内形面截面线和导引线，然后以内形面的截面线和导引线为
基准，创建出两个长桁之间从翼根到翼尖的完整曲面，该曲面在每个肋位处为二阶光滑连
续；
该步骤优点是：创建内形曲面边界线和导线线过程中，始终与外形关联，内形面厚
度精确。同时内形面变化均匀，重量也较轻。缺点是：内形面数据量大，很难在传统的二维制
图中描述内形面，需要向制造方提供三维数模。
步骤三：在每个长桁与肋的交点处，沿外形法线方向建立厚度线，在每个长桁处，
以厚度线为边界，以外形曲面为导引，创建内形面的导引线；在在每个肋位处，以厚度线为
边界，以外形曲面为导引，创建内形面的截面线；然后以内形面的截面线和导引线为基准，
创建出完整的内形曲面，该曲面在每个控制点处为二阶光滑连续，如图2所示。
该步骤优点是：创建内形曲面边界线和导线线过程中，始终与外形关联，内形面厚
度精确。同时内形面变化均匀，重量也较轻。缺点是：内形面数据量大，很难在传统的二维制
图中描述内形面，需要向制造方提供三维数模。
实施例一：
下面以ARJ21飞机为例说明本方法具体使用过程。
ARJ21机翼为双曲面翼型，内形面厚度数据沿展向线性变化，因此采用第一步的成
形方法。
对于ARJ21两个长桁之间的每一个线性变化的曲面块，在边界处沿外形法线方向
建立厚度线，再以厚度线为边界，以外形曲面为导引，创建内形面边界线和导引线，然后以
内形面的边界线和导引线为基准，创建一块内形曲面。依据上述原理，创建出每个线性变化
区域的内形曲面。通过这些内形曲面块拼接出两个长桁之间从翼根到翼尖的完整曲面，如
图1所示。所有长桁之间的内形面共同组成了ARJ21飞机机翼壁板内形面。
上述多个型号通过使用本方法生成的机翼壁板内形面，达到了壁板内形设计要
求，对统一设计标准、提高设计效率起到了重要的作用。