文章來源：中(zhong)國航(hang)天科技集團公司 發布時間(jian)：2017-08-15
8月8日，國務院印(yin)發了《“十三(san)五”國家科技創(chuang)新規劃》，其中對研制(zhi)重型(xing)運載(zai)火(huo)箭(jian)進行了清晰描繪。幾天(tian)前，由(you)中國航(hang)天(tian)科技集團公司六院自(zi)主研制(zhi)的重型(xing)運載(zai)火(huo)箭(jian)500噸級液(ye)氧煤油發動機首(shou)次燃氣(qi)發生器-渦(wo)輪泵聯動試驗取得圓滿(man)成功(gong)。
500噸級液氧煤油(you)發(fa)動機(ji)是我(wo)國(guo)可預見(jian)未(wei)來研制的最大推力液體火(huo)箭發(fa)動機(ji)，對支撐未(wei)來發(fa)展(zhan)具(ju)有重要意義(yi)。“除(chu)了噸位大，該(gai)型發(fa)動機(ji)是我(wo)國(guo)首臺全面(mian)采用(yong)數字化技術研制的大推力火(huo)箭發(fa)動機(ji)。”六院11所所長李斌介(jie)紹(shao)。
數(shu)字(zi)化三維設計為“快”而生
“研制這款(kuan)發動機，不少技術(shu)指標要達到世界一流，攻關難度可想(xiang)而知(zhi)。”該所副所長(chang)劉站國感(gan)慨(kai)。
為化解技術跨(kua)度(du)大帶來的研制風險，國(guo)防科(ke)工(gong)(gong)局和集團公(gong)司創造性地提出增加“關(guan)深研制階(jie)段”，即開(kai)展關(guan)鍵技術攻關(guan)和方案深化論證。在(zai)此基礎上，六院(yuan)提出了關(guan)深階(jie)段與研制并行(xing)開(kai)展的思(si)路。但是，短時間內如何并行(xing)完成這(zhe)兩大方面工(gong)(gong)作呢？
“想(xiang)要快，只(zhi)能從改變(bian)設計流程(cheng)和研制手(shou)段中找(zhao)出(chu)路，而數字化(hua)就是一劑良(liang)方。”劉站國(guo)說，正(zheng)是在這樣(yang)的(de)背景下，采用數字化(hua)三維模式設計重型(xing)火(huo)箭發動機(ji)的(de)思(si)路應(ying)運而生(sheng)。
新設(she)計模式(shi)有點“甜”
以(yi)重(zhong)型(xing)發動機(ji)研制為契機(ji)，六院全(quan)面推行(xing)全(quan)三維數字化研制模(mo)式，在搭建(jian)和完善(shan)廠所(suo)數字化平臺的基礎(chu)上，組(zu)建(jian)了(le)發動機(ji)總體(ti)牽(qian)頭的重(zhong)型(xing)發動機(ji)IPT（集成產品開發）團(tuan)隊。
其中(zhong)，11所重型發動機數字化設計(ji)團隊(dui)由總體室、專業室、信息中(zhong)心和標準化相關(guan)人(ren)員組成(cheng)，平均年齡(ling)31歲。
他們是數(shu)字(zi)化(hua)三(san)(san)維設計的擁躉者，更是推(tui)動(dong)者。在短(duan)時間內，他們制定了20余項數(shu)字(zi)化(hua)管理規定，完成了總體方(fang)案的深化(hua)、骨架模型的發布和三(san)(san)維模型設計下廠。
主任設(she)計師楊亞(ya)龍介紹:“通(tong)過(guo)三維設(she)計，在模裝階(jie)段消除了(le)發(fa)動機復雜結構(gou)裝配過(guo)程(cheng)中的干涉問題，促進了(le)組件級(ji)與系統級(ji)多學(xue)科仿真(zhen)，使邊(bian)界條(tiao)(tiao)件、載荷情況與約束條(tiao)(tiao)件更為真(zhen)實，仿真(zhen)結果更加可信。
同時(shi)，在(zai)設計(ji)(ji)中(zhong)工藝(yi)提前介入，最大(da)(da)程(cheng)(cheng)度地避免了操作流(liu)程(cheng)(cheng)反復(fu)，實現了工藝(yi)與設計(ji)(ji)并行。設計(ji)(ji)人員在(zai)論(lun)證(zheng)過程(cheng)(cheng)中(zhong)對(dui)方案優化(hua)的熱情(qing)也大(da)(da)大(da)(da)增加了。”
“從實際來看，數字化確實讓(rang)產品做得更可靠(kao)了。”重型組組長高祖興舉例說，“推重比是(shi)發動機(ji)(ji)的(de)重要(yao)指標，這(zhe)(zhe)個數值越大(da)(da)就(jiu)意(yi)味著發動機(ji)(ji)能(neng)產生的(de)推力越大(da)(da)。以往發動機(ji)(ji)只有在真實產品出來后才能(neng)確定這(zhe)(zhe)個值，重型發動機(ji)(ji)由于采用(yong)數字化設計，可隨(sui)時監控(kong)、調整(zheng)組件(jian)分配(pei)值直至滿(man)足要(yao)求(qiu)，從而使(shi)重型發動機(ji)(ji)的(de)推重比達到(dao)世界先進水平(ping)。”
此(ci)外，通(tong)過數字(zi)化設計(ji)，發動(dong)機重(zhong)要(yao)組(zu)件渦輪泵的(de)效率也比(bi)以往顯著(zhu)提升，而(er)且僅用一(yi)年多時間就實現了(le)所有結構(gou)的(de)三維模型下(xia)廠，相比(bi)以前縮短了(le)一(yi)半時間。新模式的(de)“快”讓生(sheng)產廠的(de)主(zhu)管工(gong)藝人員也大(da)為驚嘆。
推動人才建設和矩陣式管理
上世紀90年代，波音公(gong)司在777上首次成功實現全三(san)維數字化設計和制(zhi)造，團隊協作和并行(xing)設計是其精髓。
我(wo)國以往發動機設計(ji)采(cai)用串行模式，更(geng)側重個人把關的流程(cheng)。為適(shi)應新模式，11所進行了深(shen)入(ru)探索，逐漸形成(cheng)了“IPT可以離(li)開數(shu)字化，但數(shu)字化離(li)不開IPT”的共識。
采(cai)訪(fang)中恰逢重型(xing)(xing)IPT團隊進(jin)行“頭腦風暴”，投影儀(yi)上顯示的三維(wei)模型(xing)(xing)在(zai)設(she)計(ji)人員(yuan)操作(zuo)下時而翻轉變形，時而組合分解，設(she)計(ji)和(he)工藝(yi)人員(yuan)圍坐一起，熱烈討論著發動機裝配(pei)和(he)運(yun)輸的相關方案(an)。其(qi)間(jian)，楊(yang)亞龍幾次提到“要有數字(zi)化思維(wei)”、“要建(jian)立數字(zi)化配(pei)套規范(fan)”……
對于他和(he)設計團隊這批“吃螃蟹”的(de)人(ren)來說(shuo)，數字(zi)化帶來的(de)甜頭可謂鮮美的(de)螃蟹肉，但(dan)蟹肉可口也不(bu)是沒有(you)扎過嘴。扎嘴的(de)事歸根到底(di)是觀(guan)念轉變的(de)問題，楊亞龍說(shuo)：“數字(zi)化不(bu)應是設計人(ren)員‘剃頭挑子一(yi)頭熱’，提高整個鏈條的(de)數字(zi)化程(cheng)度迫(po)在眉睫。”
這個問題也是李斌一(yi)直在(zai)思考的，“在(zai)重型發動(dong)(dong)機數(shu)字化工作(zuo)開(kai)展(zhan)初期，我們(men)組建(jian)了由總體(ti)室牽(qian)頭(tou)、多部門人員組成(cheng)的設(she)(she)計(ji)隊伍，從基礎平(ping)臺建(jian)設(she)(she)、三維建(jian)模軟(ruan)件培(pei)(pei)訓、數(shu)字化規范制定等方面開(kai)展(zhan)工作(zuo)。目前，這支隊伍已經(jing)成(cheng)長(chang)起(qi)來，成(cheng)為推動(dong)(dong)數(shu)字化設(she)(she)計(ji)工作(zuo)的中堅力量。”后續，如何(he)加大(da)數(shu)字化人才培(pei)(pei)養力度(du)和資源配置，進一(yi)步探索型號(hao)產(chan)品的矩陣式管理模式，最大(da)限度(du)地發揮這一(yi)新技術模式的優勢(shi)，成(cheng)為擺在(zai)他案頭(tou)的重要(yao)課(ke)題。