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美空军为F-22研发机器人涂层技术

  据法国航宇防务网站2017年3月29日报道,美国空军的F-22“猛禽”战斗机将在希尔空军基地的奥格登航空后勤中心进行维修,在此期间通过空军小企业创新研究(SBIR)计划开发的机器人技术将使飞行维修人员修复发动机进气口专用涂层的工作更具效率。
  项目基本情况
  领导机构:该项目由空军研究实验室与空军寿命周期管理中心F-22系统项目办公室领导,并在怀特·帕特森空军基地和希尔空军基地完成。后者也负责F-22机群的工程与后勤工作。
  合同公司:Aerobotix公司是位于阿拉巴马州麦迪逊市的一家小型企业,也是SBIR第二阶段的项目合同获得者。该公司专门为航空航天、军方、NASA以及工业部门提供智能机器人系统,同时也为机器人和自动涂层需求提供各种解决方案。Aerobotix开发了一个机器人系统,它是一种具有碳纤维材料长臂的复杂多轴系统,可深入发动机进气道。
  项目目标:空军寿命周期管理中心F-22结构与系统安全工程师科林·艾伦表示,该机器人项目有三个目标:减少穿戴全套防护装备的飞机维修人员在密闭空间内工作的时间;提高所用涂层的一致性和整体质量;并减少修复进气口所需的工作时间。
  项目第三阶段任务:SBIR项目的第三阶段工作是空军寿命周期管理中心与希尔空军基地的小型企业办事处合作,为该基地的3个维修工作站采购Aerobotix公司的机器人。
  手动喷涂具有挑战性
  对维修人员有危害性:目前,涂层修复工作仍由人工手动完成。维修人员必须穿戴高密度聚乙烯纤维防护服和防毒面具,以便爬入进气口进行喷涂。 
  手动喷涂工作量大:艾伦表示,F-22基地维修人员的工作量很大,该项目将有助于加快修复工作,最终提高基地的维护能力。艾伦表示,每年需重新涂层的F-22战斗机的数量主要基于任务要求和基地可用性,但目标仍然是让飞机尽快回到作战人员的手中。
  艾伦表示,他们正在针对第五代战斗机研发相应的维护保障能力。
  此外,涂层去除过程也是人工完成的,其自动化方法尚未得到认证。
  利用机器人开展涂层工作的优点
  F-22系统项目办公室相关负责人表示,在修复F-22进气口内部的涂层时,维护人员除了面临人体工程学的问题外,还面临一个重要的问题就是涂层过程中的公差要求。
  满足涂层公差要求:他表示,每架飞机的涂层需保持一致。但手动涂层时,不同的技术人员通过喷枪进行涂层,很难第一次就满足应用要求。
  降低涂层材料给操作人员造成的危害:通过使用机器人,预计将更好地满足涂层公差要求,从而减少手动操作所需的额外时间;同时使用机器人可降低操作人员由于暴露于应用的涂层材料中而产生的相关危害。
  美国空军研究实验室电子与传感器部门的材料研究工程师卡尔·朗伯德表示,该项目通过建模和仿真使用了计算能力,来实现该基地F-22维修团队的目标。
  他表示,这样在开发最快的涂层方法时也能使维护人员避免与进气口和飞机发生擦碰。
  下一步工作
  目前,通过使用机器人对F-22修复进气口涂层工作可以节省的确切时间目前尚不清楚。
  不过,艾伦表示,下一步工作是接收和分析机器人喷涂的试验结果,之后是由Aerobotix公司培训基地人员如何使用该机器人。此后,工程小组将决定何时对基地那些量产型飞机开展进气口涂层修复操作。(申淼)
 
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