文章來源：中國(guo)航天科技集團公(gong)司 發布時(shi)間：2017-08-15
8月(yue)8日，國務院印發了《“十(shi)三五”國家科(ke)(ke)技(ji)創(chuang)新規劃》，其中對研制重型運(yun)載火箭進行(xing)了清晰(xi)描繪(hui)。幾天(tian)前，由中國航天(tian)科(ke)(ke)技(ji)集團公(gong)司(si)六院自主研制的重型運(yun)載火箭500噸級液氧煤(mei)油發動機(ji)首次(ci)燃氣發生器-渦輪泵聯動試(shi)驗取(qu)得(de)圓滿成功(gong)。
500噸級液氧煤(mei)油(you)發(fa)(fa)(fa)動機是(shi)我國可預(yu)見未(wei)來研制的(de)最(zui)大(da)推力液體火(huo)箭發(fa)(fa)(fa)動機，對(dui)支(zhi)撐未(wei)來發(fa)(fa)(fa)展(zhan)具有(you)重要意(yi)義(yi)。“除(chu)了噸位大(da)，該型發(fa)(fa)(fa)動機是(shi)我國首臺全面采(cai)用數字化技術研制的(de)大(da)推力火(huo)箭發(fa)(fa)(fa)動機。”六院11所所長李斌介紹。
數字化三維設計為“快”而生(sheng)
“研制(zhi)這款發動(dong)機，不少技術(shu)指標(biao)要達到世界一流，攻關難(nan)度可(ke)想而知。”該所(suo)副所(suo)長劉站國感慨。
為化(hua)解(jie)技術(shu)跨度大(da)(da)帶來的研制(zhi)(zhi)風險，國防科工(gong)局和集團公司創造性地(di)提出增加“關(guan)深(shen)研制(zhi)(zhi)階(jie)段”，即開(kai)展(zhan)關(guan)鍵(jian)技術(shu)攻(gong)關(guan)和方(fang)案深(shen)化(hua)論(lun)證。在此基礎上，六院提出了關(guan)深(shen)階(jie)段與研制(zhi)(zhi)并行(xing)開(kai)展(zhan)的思路。但(dan)是，短時(shi)間內如何并行(xing)完成(cheng)這兩大(da)(da)方(fang)面工(gong)作(zuo)呢？
“想要(yao)快，只能從改變設(she)計流(liu)程和研制手段中找出路，而數字化就是(shi)一劑良方(fang)。”劉(liu)站國(guo)說，正是(shi)在這樣的背景下(xia)，采用數字化三維模(mo)式設(she)計重型火箭(jian)發動機的思路應(ying)運而生(sheng)。
新設計模式(shi)有點“甜”
以重型發(fa)(fa)動機(ji)(ji)研制(zhi)為(wei)契機(ji)(ji)，六(liu)院全面推行(xing)全三維數字化研制(zhi)模式，在(zai)搭建和完善廠(chang)所數字化平臺(tai)的(de)基礎上，組建了(le)發(fa)(fa)動機(ji)(ji)總體牽頭的(de)重型發(fa)(fa)動機(ji)(ji)IPT（集成產品開發(fa)(fa)）團隊。
其中(zhong)(zhong)，11所(suo)重型(xing)發(fa)動機數字(zi)化(hua)設計團隊由總體(ti)室(shi)、專(zhuan)業(ye)室(shi)、信息中(zhong)(zhong)心和標準化(hua)相關人(ren)員組(zu)成，平均年齡(ling)31歲。
他們是數字化(hua)三(san)維(wei)設計的擁躉者，更是推動(dong)者。在短(duan)時間內，他們制定了(le)20余項數字化(hua)管理規(gui)定，完成了(le)總體(ti)方(fang)案的深化(hua)、骨架模型(xing)的發布和(he)三(san)維(wei)模型(xing)設計下廠(chang)。
主任設計(ji)師楊亞龍介紹:“通過(guo)三維設計(ji)，在(zai)模裝(zhuang)階段消除(chu)了發動機復(fu)雜結構裝(zhuang)配過(guo)程(cheng)中的干涉問(wen)題，促(cu)進了組件(jian)級與系(xi)統級多學科(ke)仿(fang)真(zhen)(zhen)，使邊界條件(jian)、載荷情況與約(yue)束條件(jian)更為(wei)真(zhen)(zhen)實，仿(fang)真(zhen)(zhen)結果(guo)更加可信。
同時，在設(she)計(ji)中工藝提前介入，最大程度地(di)避免了操作(zuo)流程反復，實(shi)現了工藝與設(she)計(ji)并行(xing)。設(she)計(ji)人員在論證過(guo)程中對方案優化(hua)的熱情也大大增(zeng)加(jia)了。”
“從實際來看，數(shu)(shu)(shu)字化確(que)實讓產(chan)(chan)品(pin)做得更可(ke)(ke)靠了(le)。”重型組組長高祖興(xing)舉(ju)例說，“推(tui)重比是發(fa)動(dong)機(ji)的(de)重要指標，這個數(shu)(shu)(shu)值(zhi)(zhi)越大就(jiu)意味著發(fa)動(dong)機(ji)能產(chan)(chan)生的(de)推(tui)力(li)越大。以往發(fa)動(dong)機(ji)只有在真(zhen)實產(chan)(chan)品(pin)出來后才能確(que)定這個值(zhi)(zhi)，重型發(fa)動(dong)機(ji)由(you)于采用數(shu)(shu)(shu)字化設(she)計，可(ke)(ke)隨時監控、調(diao)整組件(jian)分配值(zhi)(zhi)直至滿足(zu)要求，從而(er)使重型發(fa)動(dong)機(ji)的(de)推(tui)重比達(da)到世界先進水(shui)平。”
此外，通過數字化設(she)計，發動機(ji)重要(yao)組件渦輪泵的效率(lv)也比以往顯著提升，而(er)且僅(jin)用一年(nian)多時間(jian)就實(shi)現了(le)所有結構(gou)的三維模(mo)型下廠(chang)，相比以前縮短了(le)一半時間(jian)。新模(mo)式的“快”讓生產廠(chang)的主管工藝(yi)人員也大(da)為(wei)驚(jing)嘆。
推(tui)動人(ren)才建設(she)和矩陣式管理
上(shang)世紀(ji)90年(nian)代，波音公司(si)在777上(shang)首次成功實現全三維數字化設計和(he)制造(zao)，團隊(dui)協作和(he)并行設計是其精髓。
我國以往發動機設計采(cai)用串行模(mo)式(shi)，更(geng)側重個人(ren)把(ba)關的(de)流程。為適應新模(mo)式(shi)，11所進行了(le)深入探索，逐(zhu)漸形成(cheng)了(le)“IPT可以離開(kai)數字化，但數字化離不開(kai)IPT”的(de)共(gong)識。
采訪中恰(qia)逢重型(xing)IPT團(tuan)隊進行(xing)“頭腦風暴”，投影儀上顯示(shi)的(de)(de)三維(wei)模(mo)型(xing)在設(she)計(ji)人員(yuan)操作(zuo)下(xia)時而(er)翻(fan)轉(zhuan)變形，時而(er)組合(he)分解，設(she)計(ji)和工藝人員(yuan)圍坐一起，熱烈討論著發動機裝配(pei)和運輸的(de)(de)相關方(fang)案(an)。其間，楊亞龍幾(ji)次(ci)提到“要有數(shu)(shu)字(zi)化思(si)維(wei)”、“要建立(li)數(shu)(shu)字(zi)化配(pei)套規范”……
對于他(ta)和設計團(tuan)隊這批“吃螃蟹”的(de)人來(lai)說，數字化(hua)帶來(lai)的(de)甜頭(tou)(tou)可謂鮮(xian)美(mei)的(de)螃蟹肉，但(dan)蟹肉可口也(ye)不是(shi)沒有扎(zha)過(guo)嘴(zui)。扎(zha)嘴(zui)的(de)事歸根到底是(shi)觀念轉變(bian)的(de)問題，楊亞龍說：“數字化(hua)不應是(shi)設計人員(yuan)‘剃頭(tou)(tou)挑子一頭(tou)(tou)熱’，提高整個(ge)鏈(lian)條的(de)數字化(hua)程度迫在(zai)眉(mei)睫。”
這個問題也是李斌一(yi)直在思(si)考的(de)(de)，“在重(zhong)型發動機數(shu)字(zi)(zi)化(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)開展初期，我們組建了由總體室牽頭(tou)(tou)、多部門人員組成(cheng)的(de)(de)設計隊伍，從基(ji)礎(chu)平臺建設、三維建模(mo)軟件培(pei)訓、數(shu)字(zi)(zi)化(hua)規范(fan)制(zhi)定等方面開展工(gong)作(zuo)(zuo)。目前(qian)，這支(zhi)隊伍已經成(cheng)長起來，成(cheng)為推動數(shu)字(zi)(zi)化(hua)設計工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)(de)中堅力量。”后續(xu)，如何加(jia)大(da)(da)數(shu)字(zi)(zi)化(hua)人才培(pei)養(yang)力度和資源配(pei)置，進一(yi)步(bu)探索型號產品的(de)(de)矩陣式(shi)管理模(mo)式(shi)，最大(da)(da)限度地發揮這一(yi)新技術模(mo)式(shi)的(de)(de)優勢，成(cheng)為擺(bai)在他案頭(tou)(tou)的(de)(de)重(zhong)要課(ke)題。