計算機技術在航天航空領域中的應用研究

梁赫光，溫元宇

（1.中國電子科技集團公司第三十二研究所，上海 201808；2.上諾基亞上海貝爾股份有限公司，上海 201206）

0 引 言

計算機技術在航天航空制造業中能發揮重要作用，為工業創新發展提供動力，建構完整的技術運維體系和應用控制模式，從而推動航空工業的全面進步和發展。

1 計算機技術在航空航天領域中應用的意義

由于航空航天制造業是較為復雜的工業體系，對工業內容的精度要求較高，因此需要高度的協同化。傳統的勞動密集型制造模式已經逐漸不能適應發展需求。將計算機技術融合到航空航天領域中能最大化提升發展水平和進程，在創新發展模式的基礎上，提供更加多元化的制造方案，維護經濟效益和社會效益的雙贏。另外，航空航天領域中應用計算機技術也能對傳統工藝進行升級改造，保證現代化技術模式的發展更加多元化，維持工業流程的穩定性和完整性，為產品的高質量生產和效率的全面進步提供保障[1]。

2 計算機技術在航空航天領域內應用的路徑

在航空航天領域內應用計算機技術，要結合具體工藝環節選取適宜的技術模式，維持發展動態的同時，發揮不同技術的優勢和作用。應用技術方案對具體工作予以轉型，共同促進航空航天領域的可持續進步。

2.1 數字化設計技術

近幾年，數字化設計技術在航空航天領域內應用的范圍在不斷擴大，主要體現在裝配效率升級和精準管理方面，能打造更加準確且完整的工藝流程，實現數字化發展的目標[2]。例如，在飛機組裝的過程中，傳統的技術體系要借助樣板設計制造或是模擬量數據傳遞等方式完成初步設計，然后借助對應的技術方案和模式組裝處理后利用大量的測試才能判定設計的合理性、安全性以及規范性。這種產出方式不僅存在效率低的特點，也會增加項目的基礎成本，甚至因為誤差影響整個產品運行的合理性和質量水平。因此，在計算機技術不斷發展的基礎上，引用數字化設計技術綜合評估組裝流程和要素，建立簡易型和效率型設計方案，應用精密性的技術流程合理優化技術框架能最大化提升綜合質量。

此外，數字化技術還能優化設計技術的整體水平，提高配置質量，促進設計方案更加貼合實際需求，建立協調一致的運行模式。因為數字化技術依托互聯網，所以能應用計算機技術運行完整的計算流程、存儲流程以及整合流程等，保證數字化設計模塊和應用模擬裝配模塊最優化，維護產品信息和關聯度處理工作的基本質量，也為數字化運維工作的全面進步提供保障。值得一提的是，數字化技術的應用能減少突發情況和隱患問題的留存，避免重復作業，利用相應的技術糾偏機制能提升細節處理和設計效果，減少裝配工作產生的問題和隱患，提高產品制造的綜合質量，為航空航天事業的全面健康發展奠定堅實基礎[3]。

2.2 多用途ARM計算機技術

該技術主要是建立完整的數據管理系統體系，從而為航天數據管理設備的應用管控提供支持，保證嵌入式ARM單機運行的合理性和規范性，最大化降低航天器數據管理的成本，維護運行的基本效率。在設置公用設備的過程中，要利用系統內部總線完成板間連接處理，劃分基礎功能模塊，維持運行的合理性。基礎模塊示意圖如圖1所示。

圖1 基礎模塊示意圖

主要借助微處理器建立以太網接口模式，融合多路AD模擬量遙測方案保證測控數據通道的合理性和業務數據通道的流暢性，最大化提升航空航天制造工藝指令控制的基本效率。不僅能提升系統運行維護的時效性，也能結合用戶基本需求實現集中驅動，為產品質量優化提供保障。

2.3 集成技術的應用

航空航天生產領域對產品的要求較高。因為工藝較為復雜且精密度指標較多，因此要集中管理生產過程。其中，集成技術能有效建立完整的技術運維模式，尤其是遠程控制、整體加工以及編程處理等方面，融合集成技術能最大化地打造完整的制造體系[4]。

遠程控制利用計算機體系中的集成技術建立遠程模式，融合具體步驟，提升裝配工程遠程處理的合理性和效率，在削減成本的同時提升裝配工程應用運行水平。整體加工利用多元化的資源進行專業性處理，利用計算機網絡技術支持體系調動多方技術支持完成制造工序，并且落實客戶下單→生產制造→交付處理的一體化加工模式。在計算機技術不斷發展的時代背景下，編程處理是實現統一管理和協同控制的基本方式。利用程序性編程機制可以維持生產過程信息的安全性，減少管理成本，促進技術體系和管理體系的協同進步。結合CPU處理要素對具體內容進行編程控制時，需按照測試、平臺以及連接等要求保證信息交互的合理性。編程CPU示意圖如圖2所示。

圖2 編程CPU示意圖

2.4 數控加工技術

對于現代化制造業而言，數控技術具有重要的意義和價值，尤其是在全球經濟一體化逐漸形成的時代，我國裝備制造業要融合自身的行業優勢，建立健全完整的數控加工技術模式，保證共同開發和協同制造的綜合價值。值得一提的是，數控加工技術的應用能維持優質的性能，減少航空航天裝配過程的難度，維持航空航天領域中數控技術運行管理的綜合價值[5]。

數控加工技術的應用能提升設備精密度和表面設計工作的完整性，打造科學合理的規劃模式，優化航空航天基礎設施處理工作的基本質量，還能有效縮短加工路線，結合設備應用性能進一步提升調配設備運行管理的綜合質量，在維持裝配效率的基礎上，也保證了設備的最大化價值和運行效率。此外，數控加工技術的應用能有效減少數據計算時間，利用云計算和大數據挖掘等技術保證信息分析的及時性和規范性，簡化傳統數據處理的難度。升級裝配程序，減少重復性的操作和步驟，精簡運行方案，維持技術流程和控制規劃的綜合價值。

2.5 可重構計算機技術

可重構計算機技術主要針對的是小衛星荷載服務系統，利用對應的技術模式就能維持小衛星平臺運行的穩定性，并對指令和遙測等進行集中式處理。

2.5.1 軟件設計

利用FPGA器件進行加載處理，尤其是在衛星系統出現異常的情況下，能進行重新加載的操作，保證了故障區域的隔離控制，盡量減少損失。可重構計算機技術初步方案設計框架如圖3所示。

圖3 可重構計算機技術初步方案設計框架示意圖

2.5.2 硬件設計

應用中央處理器、存儲器、微處理器監控、總線接口以及電源單元等建立完整的核心配置機制，從而有效記錄和存儲微型系統的臨時性數據，保證定時脈沖的準確性[6]。另外，系統會結合差異化任務加載應用程序，確保大容量執行衛星信號數據存儲管理的綜合價值，也保證了應用效率，為方案設計工作的提升優化提供支持。

2.5.3 系統設計

在應用可重構計算機技術進行系統處理的過程中，系統啟動后能借助程序進行自檢處理，有效加載對應的操作系統，維持控制權的移交，交予計算機操作系統完成數據的分析和運行，并且保證狀態合理性，進一步完善應用程序的控制水平。值得一提的是，程序應用在SRAM運行模式中無需訪問Flash存儲程序，就能維持緩存和程序運行質量，最大化應用糾錯技術檢索對應的運行數據，提升航空航天制造行業的精準水平[7]。

2.6 虛擬制造技術

在航空航天中應用計算機技術是為了打造更加完整且權威的運維機制，保證行業運行質量的同時，減少成本損耗，打造更加多元化、安全性以及規范化的運維機制。近幾年應用的虛擬制造技術成為了主流方案，能建立更加系統的準確制造流程，借助計算機技術和模擬軟件運行方式全過程模擬裝配工作，利用虛擬制造技術降低了人工操作不確定性產生的幾率，保障了飛機氣動外形穩定性和完整性的進一步優化。

一方面，借助計算機展示相應的處理過程，有效輔助工作人員第一時間進行糾錯和信息處理，保證盡量降低裝配失誤，真正意義上降低對制造過程造成的影響，維持合理性和規范性。另一方面，虛擬制造技術也能提升航空航天行業的制造效率，降低生產成本，為規避制造失誤和提升制造價值提供保障，創設良好的技術運維管理體系。值得一提的是，虛擬制造技術降低了人工耗時的同時，提升了人員安全和設備安全，升級了制造生產技術[8]。

3 結 論

總而言之，計算機技術的全面轉型發展和進步對于航空航天領域的進步具有重要意義，不僅能提升行業制造工作的整體效率，而且還能落實節能環保機制，降低制造成本的同時優化綜合質量，為航空航天領域的可持續發展創設合理的發展控制機制。將計算機技術融合在各個裝配制造范圍內，能促進航空航天領域的可持續健康發展。