数字样机在飞机设计中的应用

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1、数字样机在飞机设计中的应用西安飞机设计研究所宁振波2004-07-20飞机数字化设计已在国内某些飞机的局部设计中开始应用，但飞机全机采用三维全数字设计则尚无先例。中国航空工业第一集团公司所属的西安飞机设计研究所用1年多的时间，解决了飞机全机三维数字化设计的重大技术关键，成功地攻克了飞机全机三维外形建模的难关，建立了三维外形数模，实现了结构、管路、系统的三维设计、三维协调、三维预装配生成全机数字样机的历史性突破。我国首架飞机数字样机的问世，标志着西安飞机设计研究所的设计水平已基本进入数字化设计阶段，该成果为“十五”期间的以“全机、全过程、全数字化”为技术特征

2、的飞机设计应用，实现飞机研制生产从以模拟量传递为主转变到以数字量传递为主，从采用物理样机协调为主转变到采用数字样机协调为主作了一定的技术准备；为我国航空行业由传统的飞机研制模式向数字化设计制造的现代化研制模式的转变奠定了基础。1、实现三维外形建模和全机数字化样机设计多年来，由于坚持数字化技术的基础设施建设和应用技术研究，全所的数字化设计环境有了很大改善，数字化技术的应用水平也有很大提高。1999年，在某型飞机研制正式批准立项后，经过认真细致的调研，全面分析了国内外数字化技术的应用状况和水平，最终决策在型号研制中全面采用三维数字化飞机设计技术。通过1年的艰苦

3、攻关,我所率先在国内的飞机研制中采用并行工程和无纸设计技术，实现了三维外形建模、三维结构设计、结构件和主要飞机系统件的预装配，最终建成了5万多个零组件、43万多个标准件、可全面应用于生产的全机数字样机。经过制造的全面检验,证明采用数字样机可缩短60%的设计周期,提高了设计质量,减少了40%的设计反复。原设计周期为2年6个月，现仅用了1年的时间就全面完成了发图任务。全数字化设计的飞机首飞成功后，经统计，原有同等规模的飞机在制造过程中约有工程更改单7000张左右，在采用了数字化设计手段后，工程更改单减少到了1082张。结构件和机加件的生产，由于在数字样机阶段就

4、作了全面协调，在生产中都是一次制造成功，装配到位，没有出现大的返工。2、实现数字化样机设计的技术基础在数字化设计的工作过程中，除了持续投资，坚持计算机硬软件建设，不断改善数字化工作环境外，所领导十分重视计算机技术在设计中的应用，积极参与各项预先研究工作，抓紧科技人员的技术培训，建立了高标准的信息技术体系，为全机的数字化设计创造了条件。（1）加强领导，健全组织，使信息化工作有组织、有序地健康发展。1994年成立了以总设计师为首的CAD技术管理委员会，统管全所的CAD技术应用。1997年，为了加强对全所计算机工作的领导，保证航空信息工程、国家863CIMS应用

5、示范工程及其他全所性跨专业计算机应用项目的顺利实施,加快全所的信息化技术建设，成立了所计算机应用工程领导小组。2000年，在原计算机应用工程领导小组的基础上成立了“所信息化工作领导小组”和办公室。各研究室设有负责本专业CAD技术应用的专业组，计算机室集中精力负责全所计算机应用的技术支持、培训和咨询工作。（2）信息技术培训。到2000年底，所内培训、国内委托培训和送国外培训的各类各层次CAD、CAE应用技术人员有1200多人，占现有工程技术人员的80%以上。（3）结合型号设计任务积极开展计算机应用课题研究。自“六五”以来,我所作为主要参加单位承担了总公司组织

6、的多项全行业大型CAD应用课题（如7760CAD/CAMM课题、CIEM工程、无纸设计课题、航空信息工程等），参加了国家科委的“CAD应用示范工程”，其中，以我所为主任设计师单位，联合20多家高校、科研院所和工厂完成的7760计算机辅助飞机设计制造管理系统在1986年被评为全国十大科技成果之首。（4）实施航空CIMS工程。从1996年开始，我所根据飞机研制需要，作为主要参加单位与其他飞机主机厂、所合作，参加了国家863自动化领域的航空CIMS工程课题。该课题的最终目标是建成一个适用于多厂、所飞机型号研制动态联盟的、异地无纸设计制造的现代化航空集成制造系统（

7、ContemporaryAviationIntegratedManufacturingSystem），实现飞机研制从设计、制造到使用维护全生命周期的信息集成和过程集成。这项工程重点突破了三维数字化产品定义、虚拟装配、产品数据管理、并行工程等4个方面的技术在飞机研制中的应用，并探讨建立新型号飞机多厂所联合研制系统相应的运行机制和管理制度，解决型号研制中信息集成和过程集成的关键，使我国飞机研制的水平和能力有较大的提高。（5）以国际标准为模板，建立科学的信息技术应用体系。首先是学习贯彻国标、国军标和航标中有关计算机应用的规范、标准，进而结合飞机设计所的特点建立数

8、字化设计的规范体系。坚持编写、补充、完善所内有关计算机和CAD技术