飛機(jī)設(shè)計中的數(shù)字樣機(jī)技術(shù)

鄭黨黨，張志國，劉俊堂

（1.中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計研究院，西安 710089；2.中國國際工程咨詢公司，西安 710089）

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，各類計算機(jī)輔助技術(shù)（CAX）在產(chǎn)品設(shè)計中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，產(chǎn)品設(shè)計正在由以CAX工具單點(diǎn)應(yīng)用為核心的“設(shè)計數(shù)字化”向以數(shù)字樣機(jī)（Digital Mock-Up，DMU）為核心的“數(shù)字化設(shè)計”轉(zhuǎn)變，數(shù)字樣機(jī)技術(shù)成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[1]。

數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

1 虛擬產(chǎn)品開發(fā)與數(shù)字樣機(jī)

20世紀(jì)80年代到90年代，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)等復(fù)雜產(chǎn)品研制中的快速應(yīng)用。波音公司在波音777研制中引入虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)（Virtual Product Development，VPD），采用數(shù)字化手段研制出世界上第一架“無紙客機(jī)”，其中設(shè)計、裝配、性能評價與分析大量采用了數(shù)字化技術(shù)，使得研發(fā)周期大大縮短、研發(fā)成本顯著降低，確保了最終產(chǎn)品一次接裝成功[2]。

虛擬產(chǎn)品開發(fā)過程的核心技術(shù)是虛擬樣機(jī)技術(shù)（Virtual Prototyping Technology，VPT），即利用構(gòu)建在計算機(jī)上、具有相當(dāng)功能真實度的原型系統(tǒng)代替物理樣機(jī)，對其候選設(shè)計的各種特性進(jìn)行測試和評價的一種綜合性技術(shù)。按照美國國防部建模和仿真辦公室（DMSO）的定義，虛擬樣機(jī)技術(shù)包括數(shù)字樣機(jī)、虛擬功能樣機(jī)（Functional Virtual Prototyping，F(xiàn)VP）和虛擬工廠（Virtual Factory，VF）3個方面[3]。

·數(shù)字樣機(jī)，主要用于面向制造的設(shè)計，用于快速評估組成產(chǎn)品的全部三維實體模型裝配件的形態(tài)特性和裝配性能；

·虛擬功能樣機(jī)，對應(yīng)于產(chǎn)品分析過程，用于評價已裝配系統(tǒng)整體上的功能和操作性能；……