温振华
中国特种飞行器研究所 湖北荆门 448000
摘要：科学技术的发展带动了飞机产业的迅速发展。目前，飞机的制造过程实际就是利用先进的科学技术建立数学模型、进行设计仿真、设计定义产品，再根据设计模型进行数据定义，加工处理等，从而构建出真实的飞机实物产品。近来几年，数字化设计技术在飞机制造业中已得到广泛应用，根据飞机行业中日益加剧的行业竞争可以了解，若想飞机在设计制造中处于先导地位，就需要建立数字化的应用设计平台，建设满足适合飞机研制需求的数字化环境。下面对飞机制造设计数字化的概念进行阐述，并分析飞机设计及制造中的数字化技术及其应用价值进行分析。
关键词：数字化技术；飞机设计与制造；应用
数字化技术在飞机设计和制造中的广泛应用已彻底改变了我国飞机行业的设计与制造模式。目前我国在研制飞机的全过程中大多使用国外比较先进的数字化设计和制造技术，不管从飞机的概念阶段、制造维护阶段还是服务和支持阶段，都已实现了可视化管理的水平。
1 飞机数字化的简介
所谓的飞机数字化技术通俗来讲指的是将实体飞机的所有参数按照统一的比例集中在三维立体的模型之中，这种方法和传统的设计统计方法有着质的区别，传统的设计是在图纸上进行二维的绘画，如果想得到完整的设计出飞机，就需要绘制出每个方位的设计图，所需要的工程量是非常浩大的，并且制造飞机所需要的零件参数还需要有一份专门的零件表，每一个零件的参数都不能出错。但是有了飞机数字化技术，就可以结合着计算机的使用，将所有的参数输入计算机，建造出一个立体的动态的三维模型，需要的角度可以随意的调整，所有的参数都可以按照实际的位置标记在相应的参数上，这就是飞机数字化技术中的三维标注技术，这种技术不仅按照统一的比例标注了零件的尺寸，还包括相应部位的材料信息、粗糙度等，并且运用不同的形式，文字、数字、英文、中文，形成一种全面的标记。飞机数字化除了有三维标注技术，在模型的精确度上要求也非常严格，模型的精确度要满足电子样机的协调，还要满足飞机的制造工艺的要求。模型的精确度很高，有的零件甚至达到了完全真实的状态，不管是在材料的选择还零件的尺寸上，模型的精确度都很高，有时候在进行飞机的制造的时候，这些精确的模型可以直接被引用。但是三维的立体模型也存在着一定的缺陷，比如热处理技术和表面处理的技术，这些现在的飞机数字化技术还不能达到，但是可以借助三维标注技术标示在相应的部位。
2 飞机数字化的内容
飞机产品的数字化实际上就是使飞机定义信息能够通过一种方法在一个集成三维实体模型中进行表达，该方法规定了产品的尺寸、工艺信息、表达方法、公差标注规则等，从根本上改变了传统飞机产品数字化（即二维图纸和零件表）的定义方法。另外，飞机数字化的定义使其生产制造中的唯一依据发生了改变，变成了三维实体模型，并且它还改变了传统的制造方法。
2.1 三维标注
设计人员应以实际的制造条件及技术水平对三维标注的原则、要求及紧固固件的标识方法进行制定，并统一规定飞机的尺寸、表面粗糙度、字母、文字、数字及公差等，从而形成企业标准。
2.2 模型的精确
精确模型需满足两个条件：一是应满足数字化预装配和电子样机协调中的要求。二是应满足飞机在设计、制造及工艺中的要求。实际上，模型状态就是飞机的零件真实状态，工艺和制造部门可以直接使用。在飞机研制的过程中，为了精确模型，设计人员大多采用专业的模块建模方式进行保障。
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2.3 飞机的制造、工艺及装配信息
飞机的制造、工艺及装配信息在三维模型中无法进行表达，例如：热处理的方法、表面处理的方法、装配信息、紧固件的信息及材料信息等。设计人员可以采用对零部件的结构树来制定模板的方式将其标识到三维模型中。将零部件模型导入P D M系统的过程，可以使系统自动获取结构树中的制造、工艺及装配信息，并且还能自动按照规定的格式生成EBOM，以便为日后飞机工艺和制造环节提供更多服务。
3 数字化技术在飞机设计及制造中的应用价值
3.1 方案设计和决策工作中数字化技术的应用价值
飞机设计软件工具能够根据飞机运营需求、特点等对舒适性、经济性、安全性等方面进行平衡，在先进软件及系统的支持下，将更多数据提供给方案设计及决策方面的工作。在数字化技术支持下，飞机设计及制造人员能够对飞机运营、技术需求、性能需求等方面进行掌握，进而对飞机设计和制造工作进行相应的调整和完善，对不同方案进行综合分析或调研，进而对方案进行不断提升和完善，为设计制造工作的开展提供更多支持。
3.2 预装配相关工作中数字化技术的应用价值
数字化技术能够对飞机设计、预装配等方面工作提供支持，所谓预装配即模拟装配飞机的过程，飞机装配工作对整体的制造工作而言至关重要，并且实际操作过程中容易出现各式各样的问题，因此数字化技术对此项工作的开展具有较的应用价值。预装配工作的基础为数样机，在计算机技术和数字化技术的支持下，能够根据工艺流程步骤开展产品组装方面的工作，并且能够完成材料的质量检测工作，实际操作时误差的出现几率大幅度减少。人们能够从四方面入手开展预装配仿真工作，例如人机工程、装配干涉、装配顺序以及虚拟数字化方面的仿真。所谓装配干涉仿真，即对报警装置进行建立，预装配环节存在诸多干扰因素，系统能够对其进行识别和报警，同时能够使工作人员在第一时间对问题进行处理和检查。此方面工作多数在虚拟条件下进行，然而仍旧需要人的参与，工作人员无需进到虚拟环境内，人们可以将人体3d模型放入其中，为工作人员提供各个方位的视角，为操作提供更多便利。所谓数字化车间仿真，即在虚拟3d零件的基础上对车间、起吊装置、厂房等方面的模型进行完善，将待装备的零件、半成品等投入虚拟车间。此外借助数字化技术能够对装配顺序进行模拟，在保证其与实际装配流程一致的情况下，能够及时发现存在的隐患问题，在确保顺序正确的情况下人们还能够减少漏零件的问题，为预装配乃至今后的实际装配奠定坚实基础。
3.3 飞机综合设计制造及工程发展过程中数字化技术的应用价值
在数字化技术支持下，能够为总体布置、设计等方面工作的开展提供更多支持，3d数字化模型和数字化设计分系统能够对结构强度设计、动力推进系统设计等分系统的设计进行完善，为设计工作开展提供支持。此外，在试验试飞、营运和制造、飞机设计及制造工作相关的知识管理工作等方面，数字化技术同样具有较高的应用价值，飞机试验试飞过程中产生较多的数据，在数字化技术支持下能够对全部试验数据进行有效的存储及处理，为飞机设计及制造工作的进一步优化奠定坚实基础。在营运制造过程中，通过对总装环境、地面维护保障参数等方面的仿真和模拟，能够以更低的代价达成设计及制造工作的各种要求，为飞机经济性、安全性、舒适度等方面提供更多保障。
4 结束语
总之，数字化技术在飞机设计和制造过程中的应用使飞机研制过程发生了巨大的变化，不仅提高了整体设计和制造的技术水平，还加快了飞机现代化的发展，取得了很大的进展，该技术将会在日后研制飞机的过程中，发挥其重大作用。
参考文献：
[1]于勇.大型飞机数字化设计制造技术应用综述[J].航空制造技术，2017(11)
[2]许巍，王璞.数字化设计制造技术在飞机研制中的应用研究与实践[J].航空制造技术，2014(07)
[3]支亚非，程家林.数字化设计制造技术在民机研制中的应用[J].2016(02)
论文作者:温振华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
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