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中国新型直升机研制采用全数字化设计方法(图)

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 中国航空报   发布者:全球军事网
热度125票  浏览312次 【共0条评论】【我要评论 时间:2012年6月20日 19:19

中国新型直升机研制采用全数字化设计方法(图)

研究人员正在计算机上利用数字化系统设计新型直升机

推进信息化与工业化的深度融合是中航工业直升机所确立的重大战略举措,业内专家认为,直升机所的信息化建设注重全系列和全价值链发展,突显了主机所的特色。

近年来,直升机多方协同研制对直升机所信息化建设提出了更高的要求,直升机所信息化战线的科研人员在变革中苦练内功,加快融入主营业务,数字化技术的应用实现了诸多突破和创新:统一了多厂所协同研制基本环境,MBD技术在型号研发中全面采用,推进了多厂所的高效协同。虚拟现实技术在型号上的使用,提升了基于数字样机多专业协同应用水平。

直升机所作为研发中枢,与中航工业直升机旗下惠阳、昌飞、哈飞共同建设的跨地域协同研发和制造格局已初步形成。在新机的研制过程中,直升机所建立的协同研发环境不仅保障了联合设计团队在统一的环境下开展设计,以及设计与设计、设计与工艺的充分协调,而且,协同研发环境通过金航涉密网络已延伸到惠阳、昌飞、哈飞,上下游的数据和信息获得了高效传递,设计数据以及工艺、工装、任务计划、资源信息等都通过跨地域协同研制环境实现了流转和传达,显著提升了研制效率。

直升机所所长邱光荣表示,我们不仅要加快所内信息化建设,还应当站在直升机公司的高度,通过数字化手段加快直升机产业全价值链综合服务体系的建设。直升机所作为研发龙头单位,将责无旁贷地肩负起引领和推动直升机行业信息化建设的重任。

跨地域协同研制,于无声处的深刻变革

中航工业直升机的各厂所地域分散,打造一所三厂跨地域协同研制数字化工程应用环境,不但可实现企业资源的共享和信息的充分流动,有效提升管理水平和研发效率,降低资源成本和研发周期,而且能够为技术创新、管理创新和工作模式的变革提供支撑平台。

直升机所与各企业建立的并行协同研制模式,保证了设计数据源的一致和同步,实现了设计向制造的全数字量传递,使处于南北不同地域的设计所与制造厂之间及时共享不同级别成熟度的设计数据,实现了设计与制造的高度并行和快速协调,这一新的研制模式显著提高了直升机产品质量、研发管理水平,大大缩短了研制周期,提高了设计、工艺、制造各个环节的工作效率。

直升机所将信息化作为研究所的核心竞争力,不断加强信息化建设和应用,尤其近年来,信息化在型号研制实践中的应用日益深化,为加快新研型号研制进程,提升自主创新能力发挥了巨大的推动作用。

2011年8月,直升机所结构研究室的设计师们欣喜地宣布,由他们负责攻关的某型号平尾MBD工程模型正式发放工厂用于制造,同时某型号机身结构详细设计进入了发图程序。科研人员反映,MBD技术的采用标志着产品数字化设计的重大突破,是实现无纸化三维数字设计的象征。所谓MBD,是指基于模型的定义,设计过程以三维产品模型为基础,集成尺寸标注、公差要求、加工制造要求、检验要求等信息,通过在计算机上对产品特征进行描述,可直接将设计图样传递给制造方,从而实现设计者之间、制造者之间以及设计与制造双方在同一时间对数字化信息的共享。

为掌握MBD技术,直升机所的科研人员经过了近一年的艰苦攻关。2010年年底,直升机所以开展型号研制为契机,决定全面采用全三维数字化关联设计技术,构建MBD协同研制系统,以更好地满足型号研制的要求。他们在新型号研制中,将设计、制造、检验信息全部集成在三维模型中,并以此模型为唯一的设计协调、制造和检验依据,取消了传统的二维图样,建立了MBD数据集定义规范、设计资源库、MBD工具集和MBD协同管理环境。其中,设计资源库是飞机科研生产数字化工程重大专项支持下打造的面向航空行业的设计资源库,已成功应用于直升机型号研发。MBD技术应用产生的质量效益增值极为显著。据统计,基于统一技术注释的快速设计可提高效率近3倍,基于资源库构建的快速设计系统、工具实现了零组件、结构装配基本无差错设计。

目前,MBD技术是航空制造业最先进的数字化设计制造技术,在直升机型号研制上采用这一技术尚属首次。

今年8月,直升机公司总部和所属研发中心将进驻天津滨海新区。根据中航工业多项目协同研制平台要求、直升机产业发展规划和直升机公司的统一安排,直升机所积极投入直升机公司天津总部、研发中心的信息化环境建设,总部、研发中心将与各地建立全新的协同研制环境。

直升机产业是国际公认的发展潜力大、产业链长、关联度大的高技术产业。直升机公司天津基地的建成,其聚集效应、带动效应、引领效应十分突出,具有重大的战略意义。以天津滨海新区为中心,以景德镇、哈尔滨和保定三地为支撑,形成布局合理、结构优化、优势互补、协调发展的完整的直升机产业链,将进一步提升我国直升机产业参与全球市场竞争的核心能力。

数字化协同设计,开创型号研制新模式

行业内的信息化专家对直升机所的信息化建设成就和发展方向给予了很高的评价,他们认为在信息化与工业化的融合方面,直升机所已经走在了前列。今年6月,由国家工业和信息化部举办的“两化融合”成果展示会上,直升机所将作为全国仅有的两家单位,向国内外来宾演示信息化与工业化融合的成果。

直升机所的数字化设计起步很早。上世纪90年代中期,直升机所与美国西科斯基公司合作开展S-92直升机的研制,承担了尾梁设计,根据双方达成的共识,直升机所首次在产品研制中采用了全三维实体设计方法,中国的直升机设计师从此对数字化设计的优点有了真切的感受。随后,直升机所在某型号研制中全面推广数字化设计方法,传统的基于二维图纸设计和协调的直升机设计方法逐渐退出历史,这一时期,直升机所加快了计算机软硬件及网络系统建设,大力引进数字化设计软件,在其后一系列直升机型号研制中,均采用了三维数字化设计技术开展初步设计和详细设计,这些设计直接面向昌飞、哈飞等企业的装配和制造。正是通过广泛开展三维数字化设计和计算机工程出图,为按节点完成日益繁重的型号研制任务提供了基本保障。

近三年来,按照中航工业的战略规划和直升机公司的统一部署,直升机所充分借助型号研保条件建设、直升机研发平台建设、飞机科研生产数字化工程建设以及国际合作机遇,大力推进工程信息化、管理信息化建设,将信息技术广泛应用于科研和管理领域,进一步完善了支撑数字化生产方式的研制体系,变革了直升机设计制造的协同研制模式,在型号研制全三维数字化、综合管理信息化等方面实现了大步跨越,构建了军民共用的数字化产品研发平台和支持决策的信息化综合管理平台,建立了支持型号研发、科研管理的数据中心、计算中心、资源中心,形成了支持型号研发的信息化标准体系和信息安全体系。

以数字样机设计技术为基础,以产品数据管理为核心,以直升机产品研制过程为主线的数字化协同设计平台,彻底改变了传统的型号研制模式。研制模式的转变使直升机所型号研制、管理能力得到了大幅提高,尤其是产品数据管理系统的应用,在行业内产生了较大影响。

直升机所陆续完成了一系列重大信息化项目建设,在型号研制中取得了良好的应用效果:仿真数据管理系统实现了总体、强度、旋翼等设计分析仿真等系统集成;工程基础数据库包含了总体、气动、发动机、翼形等设计数据;总体集成设计系统集成了160多个标准设计流程、仿真模板、设计组件,系统的应用成倍地提高了总体方案迭代速度和工作效率;强度设计分析仿真系统初步建立了涵盖静强度、动力学、疲劳、冲击等多学科的分析模板,以及强度设计标准化流程平台,应用于直升机主要承力件的强度设计与分析;规范化、模板化设计流程,保证了设计方法、理念的有效贯彻,加快了设计分析迭代速度,使设计理念、知识、经验得以有效积累和传承;试验数据管理系统通过将试验业务流程化,数据处理工具集成化,实现了试验项目、专业、资源、数据、文档等的管理;项目管理系统实现了任务计划网上审签发布与实时监控、多层次工作结构分解和管控,工作量、复杂度、进度和质量等量化评估,实现了与主要业务系统的集成与驱动;科研决策支持系统,形成基于时间的任务与人力、任务与资金、任务与设备等的综合信息图表,实现任务、质量、重大关注事项和资源配置等信息的可视化,并对异常状态示警,为领导决策提供了信息支持。

虚拟数字样机的应用提升了型号研制水平,为型号论证、人机功效分析、样机检查与工程协调、虚拟维护性研究、任务效能仿真等工程应用提供了先进的手段。

基于互联网建立了与欧直等国际合作伙伴的跨国多地的全新沟通方式和工作模式, 国际合作项目产品数据管理系统实现了中法联合开发的直15直升机的跨国多方协同研制,极大地提高了EC175国际沟通、协作效率。

信息化持续登高,支撑产业快速发展

直升机所副所长兼首席信息官洪蛟介绍,未来直升机所的信息化总体目标是:到2015年,直升机所信息化水平要处于国内制造业领先地位。信息化将向集成、共享、协同转变,融入直升机公司统一任务平台、技术平台、资源管理平台,实现纵向贯通和横向互联;形成与中航工业、直升机公司统一集成的信息系统。全面提升科研、生产、营销、服务和管理信息化水平,形成面向直升机产品全业务流程、全生命周期、全价值链的信息化体系。他认为未来五年是直升机所发展的关键时期,应在中航工业金航工程、直升机数字化工程和各型号保障条件建设的基础上,构建统一的协同工作平台,支撑直升机所及研发中心直升机研制业务管控模式,保证资源整合以及产品全寿命周期(研制、生产、使用、维修)的管理。

据了解,直升机所未来信息化建设的重点仍是构建数字化异地协同研制环境,建立以数字样机、MBD为代表的产品数字化研制体系,实现直升机产品研制的异地协同、数字化生产线,提升型号研制能力。

邱光荣认为,没有多年来的信息化建设,就没有直升机所的今天;没有高水平的信息化,将没有直升机所的明天!为有效应对当前直升机技术发展和产业竞争形势的挑战,直升机所的信息化建设还需要不断加强,进一步完善异地协同设计环境,使跨厂所的系统衔接、审签流程、制造现场数据的反馈回路更加贯通;不仅要向国内优秀企业看齐,还要与国际一流企业对标,抓住重点,快速发展,加快提升信息化总体水平。他表示,全所干部职工将在上级机关和兄弟单位的大力支持下,团结拼搏,不懈奋斗。

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