文章來源：中國(guo)航天(tian)科技集團公司 發布時間：2017-08-15
8月(yue)8日，國(guo)務院印發了(le)《“十(shi)三(san)五”國(guo)家科技(ji)(ji)創新規劃》，其中(zhong)對研(yan)(yan)制重型運(yun)載火箭進行了(le)清晰描(miao)繪。幾天前，由(you)中(zhong)國(guo)航天科技(ji)(ji)集團公司六院自主研(yan)(yan)制的重型運(yun)載火箭500噸級液氧煤油發動機首(shou)次(ci)燃氣發生器-渦輪泵(beng)聯動試驗取得圓滿成功。
500噸(dun)(dun)級液氧(yang)煤油發動機是(shi)(shi)我國可預見未(wei)來(lai)研制的(de)最大(da)推力液體(ti)火箭(jian)發動機，對支撐未(wei)來(lai)發展具有重要(yao)意義。“除了(le)噸(dun)(dun)位大(da)，該型發動機是(shi)(shi)我國首臺全面(mian)采用數字化技(ji)術研制的(de)大(da)推力火箭(jian)發動機。”六院11所所長李斌介紹。
數字化三維設(she)計為“快”而生
“研(yan)制這款(kuan)發動機，不少(shao)技術指標(biao)要達到世界一流，攻關(guan)難(nan)度可想而知。”該所副所長(chang)劉站(zhan)國感慨。
為(wei)化解技術跨度大(da)帶來的(de)研(yan)制風險，國防(fang)科(ke)工(gong)局和集(ji)團公司創造性地提(ti)出(chu)增加“關深(shen)(shen)研(yan)制階(jie)段(duan)”，即開展(zhan)關鍵技術攻關和方(fang)(fang)案深(shen)(shen)化論證。在(zai)此基礎上，六院提(ti)出(chu)了關深(shen)(shen)階(jie)段(duan)與研(yan)制并行開展(zhan)的(de)思路。但是，短時間內如何并行完(wan)成這(zhe)兩(liang)大(da)方(fang)(fang)面工(gong)作(zuo)呢？
“想要(yao)快，只能從改變設(she)計流程(cheng)和研制手段中找出路(lu)，而數字化(hua)就(jiu)是一劑良方(fang)。”劉(liu)站國說，正是在這樣的(de)背景下，采(cai)用數字化(hua)三維(wei)模式設(she)計重(zhong)型火(huo)箭發動機的(de)思路(lu)應運而生。
新設計(ji)模式有點“甜(tian)”
以(yi)重型(xing)發動機(ji)(ji)研制(zhi)(zhi)為契機(ji)(ji)，六院全面推(tui)行全三維數字化(hua)研制(zhi)(zhi)模式，在(zai)搭建和完善(shan)廠(chang)所(suo)數字化(hua)平臺的(de)基礎上(shang)，組(zu)建了發動機(ji)(ji)總體牽頭的(de)重型(xing)發動機(ji)(ji)IPT（集(ji)成產(chan)品開(kai)發）團隊。
其中，11所重型發動(dong)機(ji)數(shu)字化設計團隊(dui)由總體室、專業室、信(xin)息中心和(he)標準化相關人員組成，平均年齡(ling)31歲。
他(ta)們是數(shu)(shu)字(zi)化(hua)三(san)維設計的(de)(de)擁躉者，更是推動者。在(zai)短時間(jian)內，他(ta)們制定了20余項數(shu)(shu)字(zi)化(hua)管理規定，完成了總體方案的(de)(de)深化(hua)、骨(gu)架模(mo)型的(de)(de)發(fa)布和三(san)維模(mo)型設計下廠。
主任設計師楊(yang)亞龍介紹:“通過(guo)三(san)維設計，在模裝階段消除了(le)發動機復(fu)雜結構裝配過(guo)程(cheng)中的干涉問(wen)題(ti)，促(cu)進了(le)組件級(ji)與系統級(ji)多學科仿(fang)真(zhen)(zhen)，使邊(bian)界條件、載(zai)荷(he)情況與約束條件更為真(zhen)(zhen)實，仿(fang)真(zhen)(zhen)結果更加可信。
同時，在設計(ji)中(zhong)(zhong)工藝(yi)提(ti)前介入，最大(da)(da)程度地避免了(le)操作流程反復(fu)，實現了(le)工藝(yi)與(yu)設計(ji)并行。設計(ji)人員在論(lun)證過(guo)程中(zhong)(zhong)對方案優(you)化(hua)的熱情(qing)也大(da)(da)大(da)(da)增加(jia)了(le)。”
“從實(shi)(shi)際來看，數(shu)字化確(que)實(shi)(shi)讓(rang)產品(pin)做(zuo)得更可(ke)靠(kao)了。”重(zhong)型(xing)組組長(chang)高祖興舉例說，“推重(zhong)比(bi)是發(fa)動機(ji)的(de)重(zhong)要(yao)指標，這(zhe)個數(shu)值越(yue)大就(jiu)意(yi)味著發(fa)動機(ji)能(neng)產生的(de)推力越(yue)大。以往發(fa)動機(ji)只有(you)在真實(shi)(shi)產品(pin)出來后(hou)才(cai)能(neng)確(que)定這(zhe)個值，重(zhong)型(xing)發(fa)動機(ji)由于采用數(shu)字化設(she)計，可(ke)隨時(shi)監控、調(diao)整組件分配值直至滿足要(yao)求，從而使重(zhong)型(xing)發(fa)動機(ji)的(de)推重(zhong)比(bi)達到世界先(xian)進水平。”
此(ci)外(wai)，通(tong)過數(shu)字化設計，發動機重要組件渦輪泵(beng)的(de)(de)效率(lv)也(ye)比(bi)以(yi)往顯著提升，而且(qie)僅用一年多時(shi)(shi)間(jian)就實現了所有(you)結構(gou)的(de)(de)三維(wei)模(mo)型下廠，相比(bi)以(yi)前(qian)縮短了一半時(shi)(shi)間(jian)。新模(mo)式的(de)(de)“快”讓生產(chan)廠的(de)(de)主(zhu)管工藝人員也(ye)大為驚(jing)嘆(tan)。
推動人(ren)才建(jian)設和矩陣式管(guan)理
上(shang)世紀90年代，波音公司在777上(shang)首次成(cheng)功實現全三維數(shu)字(zi)化設計和(he)制造，團(tuan)隊協作和(he)并行設計是(shi)其精髓。
我國以(yi)往發動機(ji)設(she)計采(cai)用串行(xing)模式，更側重(zhong)個人把(ba)關的(de)流(liu)程。為適應新模式，11所進行(xing)了深入探索(suo)，逐漸形(xing)成了“IPT可以(yi)離開數字化，但數字化離不開IPT”的(de)共識。
采訪中恰(qia)逢重型IPT團隊進行“頭腦(nao)風暴(bao)”，投影儀上顯示的三維模型在設計人(ren)員操作下時而翻轉(zhuan)變形，時而組合分解(jie)，設計和工藝人(ren)員圍坐一起(qi)，熱(re)烈討論著(zhu)發動機裝配(pei)和運輸的相關方案。其(qi)間，楊亞(ya)龍幾次提(ti)到“要有數(shu)字化思維”、“要建立(li)數(shu)字化配(pei)套規范”……
對(dui)于他和(he)設(she)計團隊這批“吃螃蟹”的(de)(de)人來(lai)說，數(shu)(shu)字(zi)化帶來(lai)的(de)(de)甜頭(tou)(tou)可謂鮮美(mei)的(de)(de)螃蟹肉，但蟹肉可口也不(bu)是沒有扎(zha)過嘴。扎(zha)嘴的(de)(de)事(shi)歸根到底是觀念轉變的(de)(de)問題，楊亞龍說：“數(shu)(shu)字(zi)化不(bu)應是設(she)計人員‘剃頭(tou)(tou)挑子一頭(tou)(tou)熱(re)’，提高(gao)整個(ge)鏈條的(de)(de)數(shu)(shu)字(zi)化程(cheng)度(du)迫(po)在眉睫。”
這個(ge)問題(ti)也(ye)是李斌(bin)一直在(zai)(zai)思考的(de)，“在(zai)(zai)重型發(fa)動機(ji)數(shu)字化工作(zuo)(zuo)開(kai)展初期，我們組建(jian)了由總體室牽(qian)頭、多部門人(ren)員組成(cheng)的(de)設計隊(dui)伍(wu)，從基礎平臺建(jian)設、三(san)維建(jian)模軟件培訓、數(shu)字化規范(fan)制定(ding)等方(fang)面開(kai)展工作(zuo)(zuo)。目前，這支隊(dui)伍(wu)已經成(cheng)長(chang)起來(lai)，成(cheng)為(wei)推動數(shu)字化設計工作(zuo)(zuo)的(de)中堅力量。”后續，如何加大數(shu)字化人(ren)才培養力度和資源配置，進一步(bu)探索型號(hao)產品的(de)矩陣式管理(li)模式，最大限度地發(fa)揮這一新技術模式的(de)優勢，成(cheng)為(wei)擺在(zai)(zai)他案頭的(de)重要課題(ti)。