CATIA绘制飞机模型 -工程

    说起CATIA的名字，对于很多模友来讲可能有些陌生，

CATIA绘制飞机模型

。但如果提起法国达索公司，所有爱好飞机的人一定会觉得如雷贯耳。达索公司不仅因为其“幻影”系列战斗机和“隼”系列公务机在航空业界叱咤风云，其开发的CATIA工业设计软件更是成为目前风靡世界飞机设计软件领域的绝对老大。从波音新一代737（A01）到洛克希德马丁的F-35，以及中国国产的歼10、枭龙，都是在其平台上完成的图纸绘制工作。与传统CAD软件相比，其具有参数化设计功能，设计人员的每一步操作都会被记录下来。当对设计产品的某一个尺寸进行改动时，可以直接通过修改设计过程中的参数而得到。不需要再将所有步骤推倒重来。与其他三维设计软件相比，CATIA绝对领先的曲面设计功能，在一个熟练的设计人员手里，能够绘制出任何“你能想象得到”的曲面外形。不同于3DMAX等美术软件的曲面功能，CATIA能够绘制出完全解析的外形曲面——也就是说，CATIA生成的曲面可以经过无数倍的放大，而仍然保持表面的绝对光滑。

CATIA已经成为世界飞机设计领域的通用技术标准，此外在汽车制造、造船及其他机械设计领域也得到了更加广泛的应用。对于航模设计而言，虽然没有真实飞机设计中许多复杂繁琐的要求，可能3DMAX就能基本满足一般用户的需要。但是，CATIA能够大大节省绘图的时间，特别是在模型细节修改调整中显著降低劳动量。因此，学习一下CATIA对于每一个喜欢航模设计的人来说，绝对是大有意义的。相对于传统学习CATIA的书来说，我们这里更强调实用性，忽略掉一些在航模设计中很难遇到的东西，也不再一条一条学习软件中的每个命令。在绘制模型的每一个步骤中，我们用到哪儿学到哪儿。由简入繁，我们先从设计一个兼具一点向真机性质的上单翼练习机开始做起。

    说起CATIA的名字，对于很多模友来讲可能有些陌生。但如果提起法国达索公司，所有爱好飞机的人一定会觉得如雷贯耳。达索公司不仅因为其“幻影”系列战斗机和“隼”系列公务机在航空业界叱咤风云，其开发的CATIA工业设计软件更是成为目前风靡世界飞机设计软件领域的绝对老大。从波音新一代737（A01）到洛克希德马丁的F-35，以及中国国产的歼10、枭龙，都是在其平台上完成的图纸绘制工作。与传统CAD软件相比，其具有参数化设计功能，设计人员的每一步操作都会被记录下来。当对设计产品的某一个尺寸进行改动时，可以直接通过修改设计过程中的参数而得到。不需要再将所有步骤推倒重来。与其他三维设计软件相比，CATIA绝对领先的曲面设计功能，在一个熟练的设计人员手里，能够绘制出任何“你能想象得到”的曲面外形。不同于3DMAX等美术软件的曲面功能，CATIA能够绘制出完全解析的外形曲面——也就是说，CATIA生成的曲面可以经过无数倍的放大，而仍然保持表面的绝对光滑。

CATIA已经成为世界飞机设计领域的通用技术标准，此外在汽车制造、造船及其他机械设计领域也得到了更加广泛的应用。对于航模设计而言，虽然没有真实飞机设计中许多复杂繁琐的要求，可能3DMAX就能基本满足一般用户的需要。但是，CATIA能够大大节省绘图的时间，特别是在模型细节修改调整中显著降低劳动量。因此，学习一下CATIA对于每一个喜欢航模设计的人来说，绝对是大有意义的。相对于传统学习CATIA的书来说，我们这里更强调实用性，忽略掉一些在航模设计中很难遇到的东西，也不再一条一条学习软件中的每个命令。在绘制模型的每一个步骤中，我们用到哪儿学到哪儿。由简入繁，我们先从设计一个兼具一点向真机性质的上单翼练习机开始做起。 然后选择缩放工具，在刚才的比率文字框中，单击右键，选择编辑公式。如果弹出菜单“您希望将新的关系附加到Current线性容器中去吗”（￥#@^%*&！？……估计没人看得懂这句话，CATIA虽然有中文版，但其实其中有很多翻译存在问题，所以不用管他了）这里选否。再公式编辑器菜单中，保持最左边选择框中选择的“参数”不变，在中间选择框中找到长度。在右侧选择框中找到当前机翼的弦长，在笔者这里是“零部件几何体\草图.3\偏移.217\Offset”（不同的作图顺序可能会造成编号的不同，后同）。在找这个尺寸时可以看到，每选择一个，相应在背景的窗口中都会显示该尺寸标注的位置，所以不难找。双击找到的这个尺寸，让它出现在从上往下数第二个文字框中。通过键盘在其文字框后面输入一个“/”表示除法关系，然后再找到刚刚标注的原始翼型弦长，这里是“零部件几何体\草图.2\偏移.22\Offset”，双击让它进入文字框中，单击确定。（042）这个时候可以发现，原来比率一栏的文字框变成了灰色，右侧出现了一个写着“f（x）”的按钮。当我们需要修改对原来公式的定义时，直接点它就可以。如果需要取消公式，则在灰色的文字框处单击鼠标右键，选择“公式—>取消”即可。（043）为了方便理解下面几步的具体操作，这里先讲一下它的用意。由于这架飞机的机翼外段存在一个3度的上反角。如果机翼内外段翼肋全部垂直于翼弦平面的话，将造成内外两段机翼翼肋存在一个很小差别。为了保证对接的准确性，中段翼肋应该是外段翼肋旋转3度后的一个投影。在上反角不大的情况下，为绘图方便可以省略掉这个几何关系。不过这里为了深入了解CATIA作图，就把它做的稍微准确一些。我们在这里将外翼段翼肋采用标准翼型，而在内翼段采用这个翼型的投影。（044）下面就通过具体操作实现上面一步中的内容。首先从点工具集合下面点击右下的小三角找到极值工具，在弹出菜单中的元素选择上一步中缩放后的翼型曲线，在方向文字框中单击右键选择“Z轴”，后面的选项中选择最大，单击确定即可得到翼型曲线上在“Z轴”方向的最高点。（045）接下来需要创建几个有用的平面。首先选择平面创建工具（046），在平面类型中选择“平行通过点”，在“参考”文字框中单击右键选择“ZX平面”，“点”选择刚才创建的极值点，然后确定，

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《CATIA绘制飞机模型》(https://www.unjs.com)。为了便于以后的查找，我们可以将其在特征树上的名称进行修改，≡瘛笆粜?/span> —>特征属性”，将特征名称修改为“内翼外侧平面”。接下来点击选择旋转工具（默认情况下隐藏在平移工具下面的小三角里）（047），选择模式为“轴线-角度”，点击元素文本框后的“多输出”按钮，选择缩放后的翼型曲线和刚刚创建的内翼外侧平面（048）。在“轴”定义的文本框中单击右键，选择创建直线。在弹出的对话框中选择线型为“点-方向”，定义点为刚创建的极值点，方向后文本框中点击右键选择为X轴，然后不用处理其他选项（049），单击确定回到“旋转定义”对话框，角度输入3并确定。这时可以看到，特征树下刚生成的“多输出X”项目前有个“+”号，点击这个“+”号可以看到里面包含两个旋转项目，分别就是旋转后翼型曲线和平面，这两项将作为绘制外翼时的基准翼型曲线和基准平面。另外还有隐藏一个直线项目，它是刚才我们在旋转过程中创建的旋转轴线，可以不去管它。（050）为了便于以后的查找，也将其特征名称分别修改为“外翼基准翼型”和“外翼基准平面”接下来需要将外翼基准翼型基准曲线投影回来。选择投影工具（051），将投影类型设置为沿某一方向。“投影的”选择外翼基准翼型，“支置妗毖≡衲谝矶巫钔獠嗥矫妫方向通过右键选择“Y轴”，不用改动其他选项并点击确定（052）。之后将其特征名称修改为“内翼基准翼型”。以上机翼内段结构绘制的准备工作已经就绪，而且我们也熟悉了各项基本操作。下面马上加速完成结构设计。首先从菜单中选择“插入—>有序的几何图形集”，名称定义为“内段结构”，父对象选择“PartXX”并确定。这样后面生成的结构零件可以保存在这个几何图形集中，避免文件过于庞大而让人眼花缭乱。接下来开始绘制最外侧的翼肋。点击内翼最外侧平面，以其为基准绘制草图。首先需要将“零件相对位置草图”中，与最外侧翼肋有关系的其他零件投影或是相交（053 方框中为相交工具）过来，并调整为构造元素。紧接着，将内翼基准翼型投影下来。然后点开三维显示工具集合，选择最下面的无三维背景使所有无关元素隐藏掉（054）。通过直线工具，结合裁剪并创建与刚才获得的投影点设置相合约束，便可以绘制出翼肋考虑榫槽布置的外形线，通过创建一定的距离或者长度约束，使所有曲线都变成绿色（055）。然后通过连接随意绘制的几条与草图纵轴平行，且上下两端与翼型曲线相交的线段中点获得近似的翼型中弧线（056）。通过使用偏移工具设置减轻孔距离翼肋边界的距离（057）。最后利用圆工具绘制圆心位于中弧线上的圆形减轻孔，通过与刚才偏移的翼肋外形线创建相切约束，并设置各圆之间的距离约束，最终获得翼肋的结构草图。（058）选择包络体拉伸工具(059)，轮廓选择刚绘制的草图，长度输入2，单击预览看看拉伸方向是否是向内侧，如果反了点击“反转方向”按钮，确定。怎么样？第一个三维立体的翼肋就这样出来了，激动吧！当然还有一种情况，也许现在出现的并不是一个翼肋，而是一个令人讨厌的对话框，上面说是“草图没有封闭”云云。这时，还需要重新打开草图进行一下修改。双击特征树上的草图再次进入草图编辑状态。选择菜单栏“工具—>草图分析”。在弹出的对话框里，可以找到状态显示为“已隔离”或者“已打开”的几何体，将它通过下面的按钮删除或者是对草图进行编辑，使得所有几何体状态均为“已关闭”即可解决无法生成包络体的问题。（059A）在设计过程中我们可以用不同的颜色对不同材料进行标识，点击特征树上刚刚生成的“包络体拉伸”特征，通过工具栏上的图形属性工具，可以十分方便的修改颜色。(060)下面我们进一步加快速度。使用对称工具（061），选择刚刚生成的翼肋，参考“ZX平面”进行对称，并选择“体积”方式。这样，对称面另一侧的一个翼肋也直接完成。接下来参考最初的平面草图，依次在每一个翼肋位置处完成“创建平面—>绘制草图—>包络体拉伸—>对称”这样的顺序，完成其他翼肋的绘制。在草图的绘制过程中，可以从之前完成的草图上直接投影相关的元素，如“减轻孔”到当前草图，这样可以节约许多劳动。此外，绘制草图的基准平面并不一定依赖平面工具创建的平面，借助现有“包络体”上面的某个平面，一样能够作为草图的基准。对于形状相同的翼肋，可以通过平移工具直接移动到相应位置。

按照相同方法，中段机翼的前后墙、翼梁上下凸缘都可以轻松完成。在绘制凸缘时，我们有可能会偷懒将上下凸缘在一个草图中同时画出。这样在进行包络体拉伸时会提示，结果中有两个未连接的子元素。不用管它，因为我们就是要画两个不存在连接关系的图形，选择“保留所有子元素”即可。机翼与机身连接的前缘碳销，以及后缘处为日后打螺钉孔而填实的部分一并画出。这时如果觉得当前显示的模型已经被无说草图、平面挤满的话，不妨使用“工具—>隐藏—>所有草图（所用平面）”批量隐藏不需要的元素，当然需要时也可以使用“工具—>显示”下的相应命令取消隐藏。（062）上图中不同颜色所代表的材料分别为：蓝色部分为桐木，绿色为层板，橙色为轻木。在完成1.5mm轻木蒙皮的建模后，还可以通过工具栏上的图形属性工具修改其透明度为50%，这样其内部的结构也就一览无余了。以上，我们就完成了机翼内段主要零件的结构设计工作。（063）