飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

摘 要：飛機(jī)設(shè)計(jì)可謂是其生產(chǎn)和制造工作中的第一步，飛機(jī)的制造成本較高，需要消耗較多的人力、物力和財(cái)力，若設(shè)計(jì)不科學(xué)則會導(dǎo)致飛機(jī)出現(xiàn)質(zhì)量等方面的問題，并且產(chǎn)生較多的浪費(fèi)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用對飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造等方面工作的開展提供較多的支持，下面對飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造中的數(shù)字化技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)設(shè)計(jì)；制造；數(shù)字化技術(shù)；應(yīng)用價(jià)值

飛機(jī)制造方面的成本占總成本的20%左右，設(shè)計(jì)方面的工作對飛機(jī)整體價(jià)值的90%有所影響，因此需要對飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造方面的工作產(chǎn)生更多重視，對數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，進(jìn)而對數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行最大限度的發(fā)揮，為飛機(jī)設(shè)計(jì)制造等方面工作提供更多支持。本文對數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值方面的內(nèi)容及數(shù)字化技術(shù)本身進(jìn)行分析，以期為相關(guān)部門工作人員提供一定啟發(fā)。

1 數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造等工作中的應(yīng)用便是把實(shí)物飛機(jī)內(nèi)全部參數(shù)以統(tǒng)一比例集中于3d模型，其與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造工作具有較大的差異。傳統(tǒng)飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造工作借助2d圖紙繪制實(shí)現(xiàn)，若欲完成飛機(jī)的完整設(shè)計(jì)，應(yīng)以不同方位對其進(jìn)行繪制，工程量較大，同時因飛機(jī)制造工作涉及到的零件和零件相關(guān)參數(shù)眾多，成功的飛機(jī)制造需要確保所有參數(shù)的正確。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠借助計(jì)算機(jī)技術(shù)完成上述工作，向計(jì)算機(jī)輸入全部的參數(shù)，這些參數(shù)能夠根據(jù)實(shí)際情況和位置進(jìn)行標(biāo)記，即三維標(biāo)注技術(shù)，該技術(shù)對零件尺寸統(tǒng)一比例的標(biāo)注具有較大的積極影響，各部分材料粗糙度等信息一目了然，并且在各類文字、數(shù)字以及語言的支持下，標(biāo)記工作更加完善。

飛機(jī)制造和設(shè)計(jì)在模型精度方面具有較高的要求，為了對電子樣機(jī)協(xié)調(diào)進(jìn)行滿足，使飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造工作達(dá)到相應(yīng)的工藝要求，需要對其精確度進(jìn)行提升，部分零件達(dá)到完全真實(shí)的水平，其模型在零件尺寸、材料等方面還原度極高，甚至某些時候能夠?qū)⒛承椭苯右氲斤w機(jī)制造工作中。當(dāng)然3d模型并不完美，例如在表面處理及熱處理技術(shù)方面目前的數(shù)字化技術(shù)無法更好實(shí)現(xiàn)，但依舊能夠通過3d標(biāo)注技術(shù)對其設(shè)計(jì)和制造工作進(jìn)行輔助。

2 數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 方案設(shè)計(jì)和決策工作中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

飛機(jī)設(shè)計(jì)軟件工具能夠根據(jù)飛機(jī)運(yùn)營需求、特點(diǎn)等對舒適性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面進(jìn)行平衡，在先進(jìn)軟件及系統(tǒng)的支持下，將更多數(shù)據(jù)提供給方案設(shè)計(jì)及決策方面的工作。在數(shù)字化技術(shù)支持下，飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造人員能夠?qū)︼w機(jī)運(yùn)營、技術(shù)需求、性能需求等方面進(jìn)行掌握，進(jìn)而對飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造工作進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和完善，對不同方案進(jìn)行綜合分析或調(diào)研，進(jìn)而對方案進(jìn)行不斷提升和完善，為設(shè)計(jì)制造工作的開展提供更多支持。

2.2 預(yù)裝配相關(guān)工作中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)︼w機(jī)設(shè)計(jì)、預(yù)裝配等方面工作提供支持，所謂預(yù)裝配即模擬裝配飛機(jī)的過程，飛機(jī)裝配工作對整體的制造工作而言至關(guān)重要，并且實(shí)際操作過程中容易出現(xiàn)各式各樣的問題，因此數(shù)字化技術(shù)對此項(xiàng)工作的開展具有較大的應(yīng)用價(jià)值。預(yù)裝配工作的基礎(chǔ)為數(shù)樣機(jī)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的支持下，能夠根據(jù)工藝流程步驟開展產(chǎn)品組裝方面的工作，并且能夠完成材料的質(zhì)量檢測工作，實(shí)際操作時誤差的出現(xiàn)幾率大幅度減少。

人們能夠從四方面入手開展預(yù)裝配仿真工作，例如人機(jī)工程、裝配干涉、裝配順序以及虛擬數(shù)字化方面的仿真。所謂裝配干涉仿真，即對報(bào)警裝置進(jìn)行建立，預(yù)裝配環(huán)節(jié)存在諸多干擾因素，系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行識別和報(bào)警，同時能夠使工作人員在第一時間對問題進(jìn)行處理和檢查。此方面工作多數(shù)在虛擬條件下進(jìn)行，然而仍舊需要人的參與，工作人員無需進(jìn)到虛擬環(huán)境內(nèi)，人們可以將人體3d模型放入其中，為工作人員提供各個方位的視角，為操作提供更多便利。所謂數(shù)字化車間仿真，即在虛擬3d零件的基礎(chǔ)上對車間、起吊裝置、廠房等方面的模型進(jìn)行完善，將待裝備的零件、半成品等投入虛擬車間。此外借助數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)ρb配順序進(jìn)行模擬，在保證其與實(shí)際裝配流程一致的情況下，能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患問題，在確保順序正確的情況下人們還能夠減少漏零件的問題，為預(yù)裝配乃至今后的實(shí)際裝配奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.3 飛機(jī)綜合設(shè)計(jì)制造及工程發(fā)展過程中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

在數(shù)字化技術(shù)支持下，能夠?yàn)榭傮w布置、設(shè)計(jì)等方面工作的開展提供更多支持，3d數(shù)字化模型和數(shù)字化設(shè)計(jì)分系統(tǒng)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、動力推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，為設(shè)計(jì)工作開展提供支持。此外，在試驗(yàn)試飛、營運(yùn)和制造、飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造工作相關(guān)的知識管理工作等方面，數(shù)字化技術(shù)同樣具有較高的應(yīng)用價(jià)值，飛機(jī)試驗(yàn)試飛過程中產(chǎn)生較多的數(shù)據(jù)，在數(shù)字化技術(shù)支持下能夠?qū)θ吭囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲及處理，為飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造工作的進(jìn)一步優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在營運(yùn)制造過程中，通過對總裝環(huán)境、地面維護(hù)保障參數(shù)等方面的仿真和模擬，能夠以更低的代價(jià)達(dá)成設(shè)計(jì)及制造工作的各種要求，為飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適度等方面提供更多保障。

3 結(jié)束語

飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造等方面的工作較為復(fù)雜，涉及到的數(shù)據(jù)眾多并且對數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確性具有極高的要求，通過傳統(tǒng)方法和技術(shù)開展設(shè)計(jì)、制造等方面的工作時需要消耗較多的人力物力和時間，獲取的數(shù)據(jù)精度較低，無法更好地滿足飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造等方面工作要求，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ι鲜鰡栴}進(jìn)行解決，并且在虛擬預(yù)裝配功能的支持下減少資源浪費(fèi)，設(shè)計(jì)制造時間有所減少，可見其應(yīng)用價(jià)值極大。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李文杰（1983-），男，工程碩士，工程師，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司產(chǎn)品研發(fā)部，總體室副組長，主要研究方向：飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、市場分析、項(xiàng)目管理。