环球快看：如何使用 T-FLEX CAD 模拟可重复使用的航天器

总体想法是创建一个无人可重复使用航天器的模型，以将有效载荷发射到低地球轨道，有效地使用尽可能广泛的T-FLEX CAD系统。让我们减少工程计算，但是，根据这个想法，该设备应该比航天飞机和暴风雪（总长度 13，660 毫米）小两倍左右，但比两个旧项目（如 MiG-105 和 X-20 Dyna-Soar）和相对较新的项目（如快船、追梦者和波音 X-37）都要大。相反，就尺寸而言，它接近未实现的欧洲项目爱马仕的轨道平面，没有所谓的资源模块。有效载荷的输出应该“像在航天飞机中一样”：在机械手的帮助下通过打开的襟翼，“无人驾驶”会增加货舱的体积并减轻重量由于缺乏生命支持系统。

计划将发射作为传统垂直起飞火箭的一个阶段并在超音速助推器飞机的帮助下进行，从工程设计的角度来看，第二种奇特的方法将更加有趣。

(相关资料图)

最初，制作了许多草图，以确定设备本身及其载体的外观和整体设计（图1）。

米。1. 铅笔素描的一小部分拼贴

该模型旨在完全依赖于参考几何图形。创建了一个标记文件，其中包含定义设备外观的几何图形，框架和外观的大多数元素都引用了该设备的外观。借助用于处理样条曲线的新功能，创建了轮廓（图 2），配置了平滑度，指定了边界条件（图 3）。然而，确定线性几何形状和形成尺寸链的主要工具是T-FLEX CAD中线的基本。

2. 使用样条曲线构建轮廓

3. 截面的边界条件

几乎所有用于处理曲面的基本命令都被使用，但主要的形成工具原来是按截面排列的主体。龙骨结构的尖端由过渡面制成（图4

用一组工作平面标记模型

框架由框架、翼梁和纵梁组成。它们都引用标记文件中的参照曲面。为方便起见，所有结构元件都根据材料涂成不同的颜色：蓝色 – 铝、蓝色 – 钛、深蓝色 – 钢、绿色 – 碳复合材料等。 之后，将单独的颜色分配给各个组件和机构，以及管道、电线和热保护的复合元件。借助等距 3D 路径创建工具，紧固件孔的路径沿框架元素进行标记。当然，线框元素的相互依赖关系是事先考虑好的，以避免递归。孔本身是在位于具有一定间距的轨道上的一系列 3D 节点上钻孔的。

该设备的肋骨是复合材料的，也就是说，它们由上下皮带和机架组成，带有在拉伸力和压缩力下运行的复合杆。每条皮带被建模为两个平面和一个切口之间的机翼部分，因此要获得下一条皮带，您只需将基础工作平面移动到该部分的长度，然后才根据杆的长度调整孔的位置（图 6）。这大大减少了运行时间。

钻肋的孔，主要是指框架的孔（使用在孔命令中指示对齐的机制），这些孔由框架本身的坐标标记。

机翼弯曲部分的翼梁以相当原始的方式建模 – 它们被基于沿等参数曲线构建的路径的平面切断。

特别值得一提的是机翼的边缘，其建模花费了很大一部分时间（图 7）。

7. 边缘部分

机翼边缘是一组非平凡的截面组件，沿共同轮廓标记，但通过特殊钢支架连接到第一个翼梁上，其标记是手动选择的，以确保结构的组装以及在变形或磨损的情况下更换部分的可能性。各部分之间提供了特殊的嵌件，翼梁中提供了安装窗口。将耐热部分连接到翼梁、鼻镀钛板和复合整流罩盖的方法也存在差异，但这在某些地方不是出于工程原因，而是为了制定使用大型组件的方法。

8.机翼热保护部分

该设备在大气中由方向舵和升降机控制，结合了升降机和副翼的功能。

根据构建模型的方法，机翼机械化的元素与飞机机械化的元素相似，但它们具有许多设计特征 – 标记几何形状用压痕处理，用于绝缘和热保护，结构内部有一个由 8 多个元素组成的蜂窝填料。

9. 装配背景下的升降机

燃油系统包括燃油箱和氧化剂箱、加压罐、管道和阀门系统（图 10）。主油箱安装在由耳轴和支柱组成的特殊支架上 – 它们的相对位置预先标记，坦克的细节通常是通过绕轴旋转轮廓制成的简单模型。但是该发动机是先前建模的两室发动机模型（RD-180 的条件类似物）的重大修改模型，转变为单室修改，几乎对所有组件和零件进行了校正，以及新铺设的管道轨迹。

10.推进系统和油箱。框架元件已熄灭。

包围遥控器主机喷嘴的后面板是一个相当“重”的模型，有 86 个几何操作，通过切断基本几何形状并使用壳体、位移主体、抗锯齿和孔放置操作进一步处理获得（图 11）。该模型通过拧入特殊压制衬套的螺柱连接到后框架上。它还具有带钢衬套的孔，用于安装两节外壳，确保由熟练工人团队更换耗尽的发动机寿命。

除了两个框架外，转向发动机的机舱还由三个护板板组成：两个复合材料和一个铝制（图 12）。一组结构简单的发动机使用单组分燃料作为调车遥控器。因此，还为它们制造了带有加压系统、管道和电线以及控制阀块的独立储罐。此外，还专门设计了用于打开前发动机安全盖的机构。

调车发动机短舱

燃料和辅助液压系统的通信通过标准机构分离，用于在装配环境中沿路线创建管道，但电气布线完全使用电气工程模块完成（图 13）。修改后的库连接器用作连接器，直接连接到场景中的电气单元，然后编辑通过隔间的布线轨迹。为此，提前准备了带有支撑外部 3D 节点的特殊支架，这些支架连接到框架元素上。

电气工程设计模块的电气设计布线、管道和窗口

驱动单元的逼真渲染

用于显示有效载荷的机械手是预先制造的（图 15），甚至与整个设备分开，后来才经过修改以安装在货舱内。创建了几种具有不同长度的杆和倒置握把的变体，放置了机械手以方便将杆旋转到所需的角度。在基本模型中，机械手的臂可以通过变量折叠。

装配环境中的机械手

当然，铝板制成的包层（图 16）也是从标记文件中切割的：位移主体命令设置从基面开始的缩进。许多铆钉接缝都是通过参考几何体实现的，接缝的基本几何形状是 3D 路径，其上的第一个 3D 节点取自相应的框架元素。此外，在命令的帮助下 阵列 沿路径和 孔 沿阵列，形成了接缝本身。窗户被切入底盘窗框、技术舱口等下方的面板。

组装中的电镀板

一些舱口必须嵌入曲面面板中，它们的窗户作为 3D 轮廓投影到面板上，然后在几个 Push 和 Shell 命令（指示所需的面厚度）的帮助下，在盖子下形成一个凹陷区域。使用“位移曲线转 3D 曲线”命令，在曲面上形成一条路径，安装孔应沿着该路径钻孔。这种方法在处理复合材料制成的面板时尤其有效。

在皮肤顶部铺设了类似的模拟绝缘层。在绝缘层的顶部有三种类型的热保护：鼻子上最厚的层，以及“腹部下方”和机翼下方。单独切割热保护瓷砖：考虑到对称性，获得了1260块瓷砖。当然，所有壳层都是用预先计算的标记表面压痕值形成的。

设备下部的隔热层

铆钉紧固件以及用于固定前热保护部分的螺栓使用智能逐个阵列操作插入，当用户仅指定一个紧固件和一组插入孔时，系统在整个模型中独立布置紧固件。

组件的所有碎片都分为 21 层，以便于工作和演示（图 18）。

货舱封闭襟翼的设备的一般视图

总的来说，该模型大约有 28，600 多装配部件，在带有铆钉的模型中 – 72，640 具部件。 执行工作的计算机的配置：英特尔酷睿i7 7700，3.6GHz，32 GB内存，NVIDIA GeForce GTX 1060 3 GB。创建模型的过程非常愉快，让我们能够更好地理解 T-FLEX CAD 在中等复杂度装配体的复杂工作中的能力。

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