MBD在国内飞机研制中的应用现状与问题探讨

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1、露论坛FORUMMBD在国内飞机研制中的应用现状与问题探讨ApplicationStatusandProblemsofMBDinDomesticAircraftDevelopment巩玉强高级工程师。主要研究方向为飞机大部件装配协调．飞机数字化装配及仿真，MBD技术及应用等．曾先后主管某歼击轰炸机机身结构装配、某大型运输机部件自动化装配及其数字化仿真以及三维数字化装配工艺设计系统开发等工作；目前主要负责大型灭火，水上救援水陆两栖飞机全机结构装配协调，大部件对接以及适航检查工作。中航通飞华南飞机工业有限公司巩玉强自1799年法国学者蒙日发表《画法几何》以来，机械图样中的图形开

2、始严格按照《画法几何》的投影理论绘制，工程师们一直使用二维平面工程视图来表达产品并逐渐演变为第一代通用标准工程语言，由于受到50航空制造技术·2015年第18期MBD技术不但是设计技术的革命，也是设计制造体系的革命，其产品信息和制造信息集成的特点对设计与制造体系提出了明确改革方向，也对设计与制造的融合提出了非常紧迫的要求，以波音公司为代表的先进航空制造企业在MBD技术及其体系建设中已走在世界最前沿，我国要在航空特别是民用航空领域迎头赶上。必须在基础技术方面加大研发力度。在研发体制方面加快改革步伐oDOI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．18．05

3、0纸制二维工程图表现力的限制，这种二维视图表达方式浪费了设计师／工程师大量的精力去定义和识别，很难避免出现歧义和偏差，使得绘制和判读二维工程图特别是复杂装配图成了需经严格专业训练的高难度技术工作。绝大多数情况下只有在产品制造时才能发现设计或识图错误所导致的问题，严重拖延了研制进度并导致成本大幅增加，特别是对于像飞机这样高度复杂的产品，以前不得不花费大量资金制造物理样机进行设计协调和装配协调。随着计算机软硬件技术的进步，借助计算机辅助设计技术，采用电子化二维方式表达越来越成为工程表达主要方式，但限于二维工程图的表现力局限，手工绘制的二维工程图中固有缺陷在电子化二维图中依然存在

4、，故其依然属于第一代工程语言的范畴。随着数字化设计、制造技术的发展，在飞机设计领域逐渐采用三维数字化实体设计加电子化二维投影工程图的表达方法，大幅度提高了设计质量，使得设计及制造技术人员可在有三维实体模型参考的情况下进行二维工程图判读，工程技术人员可以非常直观地进行工艺设计工作。三MBDTechnologyMBD技术维数字化实体设计相对于第一代二维工程图设计来说是革命性的进步，属于第二代工程语言，当前大多数机电产品设计都是属于此类。随着大型三维协同设计软件以及基础标准研究的进步和成熟，在航空制造领域逐渐采用了基于全三维数字化模型的协同设计(即基于模型的设计，简称MBD)并逐

5、步成为第三代工程语言【1]。MBD(ModelBasedDefinition)是美国机械工程师协会及波音公司等经过近10年的基础研究并在波音787飞机上正式全面推行的新一代产品定义方法。在基于MBD技术的产品设计中，用一个集成的三维数字化实体模型完整地表达产品信息，即将制造信息和设计信息(三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息)共同定义到产品的三维数字化模型中，同时融人知识工程和产品设计／制造标准规范等，从而取消二维工程图，保证了设计数据的唯一性。MBD不是简单的三维标注+三维模型，它不仅描述产品几何信息而且定义了三维产品几何信息和非几何的管理信息(产品结构、产品制造要求

6、、BOM等)，使用人员仅需一个数模即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖。由于产品信息全部存在于三维模型中，上一代采用以三维数字化实体设计+二维电子工程图为工程语言，原来适用于第一代和第二代工程设计的体系和流程已无法适用于采用MBD技术的第三代工程设计，因此MBD对整个飞机的研制体系提出了需要重大变革的要求【2】。MBD在国内飞机研制中的应用现状我国飞机研制从仿制到自主研发经过了数十年，飞机设计所采用的技术也从模线样板、手绘二维工程图逐步过渡到三维数字化设计直至目前在新机研制中采用的MBD技术，不管是飞机工程设计还是工艺设计都有了较大进步，但与波音等公司相比，我国

7、飞机设计制造的技术能力在高度和广度上都还存在一定的差距，尤其是在基础标准和规范上的差距更大。下文分别就MBD技术在我国飞机研制中的工程设计和工艺设计两个方面进行探讨。1MBD在国内飞机工程设计上的应用我国最早涉及三维数字化设计技术的型号是飞豹飞机，一飞院曾经完成了飞豹飞机的全机结构数字化建模工作，但其数据来源于飞豹飞机原有的二维图纸、模线样板以及工装等，实际上属于逆向工程范畴，还不属于真正意义上的数字化设计，其工程表达及制造依据仍然是二维工程图等纸质技术资料。我国最早真正采用三维数字化设计技术是从ARJ21支线客机