浅析大飞机数字化设计与制造技术.pdf

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1、吣呲吣IGN籼M删队cM№om雠胴cRA盯大飞机数字化设计与制造浅析大飞机数字化设计与制造技术谢剑1，李正强2，黄帅2，乔文峰2(1．上海飞机设计研究院飞控部，上海200436；2．上海飞机设计研究院民用飞机模拟飞行国家重点实验室，上海200436)【摘要】大飞机工程是一个国家具有战略性的高技术产业链，而数字化技术在大飞机设计制造过程中的应用有效推进了大飞机的设计制造进程。论述了大飞机数字化技术的几个典型特征，并从设计制造的9个方面浅析了数字化技术在大飞机设计制造中的应用，涵盖了大飞机设计制造的大多数领域。展望未来数

2、字化技术将会越来越深入地融入到大飞机设计与制造的每个角落。关键词：大飞机；数字化；全三维；设计；制造DOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．05．087谢剑工程师．工学博士．毕业于上海交通大学机械动力工程学院，现工作于上海飞机设计研究院，从事大飞机高升力系统的设计研发验证工作。大飞机工程是一个国家具有战略性的高技术产业链，所涉及专业之广，运用技术之新远远超过其他行业，是现代化科技技术高度集成化的系统性工程，也是衡量一个国家科技工业水平乃至综合国力的标志之一。我国已经多次从战略级高度看待并定

3、义了大飞机产业，目前，国产支干线飞机均取得里程碑进程，虽然近年来我国大飞机产业迅猛发展，但是大飞机事业仍然任重而道远，多方位技术的攻关仍在进行中。数字化技术是以计算机软硬件、周边设备、协议和网络为基础的信息离散化表述、定量、感知、传递、存储、处理、控制、联网的集成技术Ⅲ。大飞机的数字化设计与制造利用现代计算机技术和信息技术，建立一系列数字化描述空间并在其中进行设计与制造。其实质是建立数字化模型，完成设计与制造过程的数字化

4、2圳。本文概括介绍大飞机数字化技术的特征，以大飞机的数字化技术需求为背景，对目前数字化技术在大飞

5、机设计与制造中的应用进行分析。大飞机数字化技术特征1研制方法的本质改变数字化设计技术的引入使得飞机研制方法从早先的基于物理实体样机的方式转变为基于三维数字样机的方式。早期的飞机传统研究过程大致可分为4阶段：概念设计、初步设计、详细设计和生产制造。4个阶段中，飞机主机商均需要通过制作真实缩比例物理样机来验证飞机设计的准确性，研制过程是串行的，前面一阶段未完成验证，无法继续开展下一阶段的设计改进工作f5l。而在现代大飞机研制过程中，传统的物理样机和模线已经被数字化的三维数字样机所替代，跨部门和跨专业协调设计可以方便实现，

6、研制过程可以并向进行。目前，国产大飞机采用自主知识产权的全三维数字样机设计，飞机所有结构部件和系统设2016年第5期·航空制造技术87大飞机数字化设计与制造吣眦吣IGNAN。M删眦M№om瞅黼c晰T备均通过构型项挂接三维数字样机平台，通过对整个平台的数字化管理与检查，相关专业可以很清晰地得到目前设计的各项数据，如设备结构距离、干涉情况、过于靠近情况，并对检查结果进行评估以及时改进设计，极大缩短了协调设计周期；并且全三维数字样机贯穿研制过程多个阶段，从概念设计至生产发图阶段持续有效并进行改进。2贯穿整个飞机研制过程数字

7、化的技术贯穿了整个大飞机研制过程。从横向看，多学科多专业多合作单位借助数字化平台充分整合起来，所有设计制造数据通过数字化设计工具高效地流转传递；从纵向看，数字化技术贯穿了整个大飞机的设计研发制造流程，各个阶段都借助于数字化工具极大地提高了研制效率，甚至说，数字化技术在大飞机研制的某个阶段产生革命性的颠覆影响。详细论述见本文后续关于大飞机设计制造技术的各方面应用。大飞机具有自主知识产权的全周期数字化技术与平台、数字化定义与工具的使用贯穿整个飞机的研制阶段，从方案论证阶段至详细设计阶段，再到工程发展、试验取证阶段，直至大

8、飞机的交付，处处展示了数字化技术的魅力和效率，数字化技术贯穿了整个产品研制过程。3向全三维技术发展如今的主流设计数模建模较为广泛地使用三维建模手段，大飞机产业中国内外使用较为广泛的三维数模建模软件有CATIA、Pm／E、uG等。传统三维数模建模软件可以对零部件进行精确的几何建模，使用各种算法有效生成飞机舵面、翼身整流罩等复杂曲面的外形，但是所构成的三维数模无法集成各类工艺信息，因此设计人员需要使用投射模块将三维数模转化为二维图纸，并在二维图纸中加入所需要的工艺流程以及各类设计的直接表述。而且，传统的三维建88肮窄制造

9、技术·2016年第5期模中，零件关键部位的放大剖面图也无法表示。因此，在实际设计生产过程中，设计人员不仅要进行三维建模，更需转化为二维图纸以加入更多的非几何信息和放大剖面图。这种分离的二次图纸管理，往往会产生二次错误风险，可能难以保证数据的一致性‘51。而全三维技术则是在传统三维建模软件中进行二次开发，进一步加入多项功能，让设计员可以直接在三维