起落架快速建模软件开发

林辉 许锋

摘 要：在起落架设计与分析过程中，设计人员通常需要以手动的方式建立起落架的CATIA模型，建模过程增加了设计人员的工作量。文章首先确定起落架的简化模型及其零件组成，随后选用自动化对象编程的方法对CATIA进行二次开发，将基本操作代码与宏脚本文件代码相结合，得到各零件的参数化建模代码，开发出起落架快速建模软件，最终实现对起落架各零件的参数化设计与快速建模功能。借助该软件，能够提高建模效率，缩短建模时间。

关键词：CATIA；二次开发；起落架；快速建模

引言

在完成初步的起落架设计工作之后，需要对起落架进行诸如着陆性能分析、摆震性能分析等一系列计算分析工作，通常情况下在此类分析计算工作之前，需要设计人员首先建立起落架的CATIA模型，手动建模的过程耗费了设计人员一定的时间与精力。若能在保证所获取的模型满足计算分析需求的前提之下，将这一建模过程简化，便可在一定程度上减少设计人员的实际工作量，提高设计效率。

1 CATIA的二次开发方式与选用

CATIA V5是Dassualt Systems公司与IBM公司合作共同推出的CAD/CAE/CAM一体化软件，是目前应用范围最广、影响最大的CAD软件。CATIA具有超群的功能、人性化的界面、智能型的功能操作和极为全面的组合分析功能，其优异的性能使得CATIA在航空航天业内的也得到了极为广泛的应用。随着用户对CATIA软件功能和性能要求的不断提高，对与软件个性化服务的要求也日益凸显。作为实现软件的专业化和用户化的有效手段，二次开发能够为用户提供更好、更个性化的服务，能够有效地提高工作效率和工作质量。CATIA二次开发主要有以下两种方法： （1）通过开放的基于构建的应用编程接口，使用组件应用架构开发环境CAA-RADE对CATIA进行二次开发；（2） 采用自动化对象编程对CATIA进行二次开发。CATIA软件提供了Automation API用于VBScript对CATIA软件的二次开发， Automation API本身便具备与任何OLE所兼容的平台通信的能力。考虑到针对起落架部件的设计需求，本文以Visual Basic 6.0 为编程工具，使用自动化对象编程对CATIA进行二次开发[1]。

2 简化模型

起落架结构较为复杂，所构成的部件也较多，通常情形下在不影响仿真分析的前提之下，均需对起落架模型进行一定程度的简化[2]。本文略去收放机构、刹车机构以及一些附属部件与连接部件，最终简化后的模型概述如下：支柱起落架简化为七个零件，分别为缓冲支柱上部、缓冲支柱中部、缓冲支柱下部（含轮叉）、扭力臂、固定销、轮毂、轮胎；摇臂式起落架简化为七个零件，分别为缓冲支柱上部、缓冲支柱中部、缓冲支柱下部、摇臂、固定销、轮毂、轮胎；其中缓冲支柱中部仅在起落架装备双腔油气式缓冲器时使用。

3 软件结构与简化模型总览模块

起落架快速建模软件主要由模型总览模块与零件设计与建模模块两部分构成，其结构如图1所示。

系统分别为支柱式起落架、摇臂式起落架提供各自的简化模型总览模块，分别如图2所示。在简化模型总览模块中，提供给用户各零件的模型图以及设计与建模模块的快速链接，用户可直接调用进入相应零件的设计与建模模块。

4 零件设计与建模模块

4.1 环境设置

在VB的工程引用选择框中选定所有涉及CATIA软件的类库声明；对于多个不同的CATIA版本共存的情况，需要设置程序自动调用相应版本的CATIA：开启命令行窗口，转到默认的CATIA版本目录，其中Bx为CATIA的版本号，输入cnext/unregserve，再转至所需版本的CATIA版本安装目录中，输入cnext/regserve[3]；对于CATIA软件，还需要将语言设置为英语。设置完成后，VB连接至CATIA的环境设置工作便全部结束。

4.2 模块开发

4.2.1 连接与启动CATIA代码

Dim CATIA As Object

On Error Resume Next

Set CATIA=GetObject（，"CATIA.Application"）

If Err.Number<>0 Then

Set CATIA=CrectObject（"CATIA.Application"）

CATIA.Visible=True

End If

On Error GoTo 0

4.2.2 操作代码

建模操作代码是以基本的操作代码和手动建模的操作代码记录为基础，经分析、调整、综合、调试之后获得[4]。对于操作记录代码，首先在CATIA内通过对所有的零件进行手动建模，通过宏脚本文件来获取操作记录代码，随后再对记录代码进行深入分析并做出如下修改：剔除不必要的冗余代码，得到程序执行的核心代码；若有对象变量在宏脚本代码中使用了以数组为参数的函数，则需要注释掉这一对象变量的类型声明；分析并分段拆解代码，将特征变量的代码提取出来并加以标示；修改变量的形式以使其更加简洁明了；根据程序需要对核心代码进行修改调整。完成以上功能工作之后，再将所获得代码与基本操作代码进行分析、调整、综合、调试[5]。

4.3功能实现

支柱式起落架、摇臂式起落架各零件的设计与建模模块，分别如图4、图5所示。起落架各零件的设计与建模模块为用户提供零件的设计视图展示与设计数据输入功能，用户可参照模型的视图自行输入并调整相关的设计尺寸；点击模型生成按钮后，系统调用CATIA软件并自动生成依据相应的设计尺寸而得到的零件模型，完成模型的初步获取，用户可在CATIA软件内对模型做进一步的调整，以获取最终符合设计预期的零件模型。

5 结束语

起落架快速建模软件分为模型总览模块与零件的设计与建模模块两部分，本文确定了起落架的简化模型及其零件组成，分析了CATIA二次开发的不同方法及其特点，选用自动化对象编程的方法对CATIA进行了二次开发，得到了各零件的参数化建模代码，完成了模型总览模块与零件设计与建模模块的界面设计，开发出起落架快速建模软件，最终实现了对起落架各零件模型的参数化设计与快速建模功能。

参考文献

[1]董伊鑫，席平.基于CATIA的界面二次开发[J].航空制造技术，2006，（12）：83-86.

[2]《飞机设计手册》总编委会编.飞机着陆系统设计[M].北京：航空工业出版社，2002.

[3]胡挺，吴立军.CATIA二次开发技术基础[M].电子工业出版社，2006.

[4]胡添元，余雄庆.基于CATIA二次开发的飞翼外形参数化建模.飞机设计，2007，27（6）：10-13.

[5]孟令涛，刘莉，龙腾，谢伦旭.基于CATIA的参数化机翼模型在CFD中的应用.弹箭与制导学报，2008，28（5）：161-164.

作者简介：林辉（1989.1-），男（汉族），山东日照，硕士研究生，主要研究方向：飞行器结构设计