航空制造業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

劉燕南

【摘? 要】隨著科技水平的不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用在越來(lái)越多的領(lǐng)域，特別是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。航空制造業(yè)對(duì)我國(guó)的國(guó)防至關(guān)重要，而信息化和智能化是先進(jìn)航空制造技術(shù)的基礎(chǔ)。論文闡述了計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要涉及數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)、集成技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)等方面。

【Abstract】With the continuous improvement of science and technology， computer technology has been applied in more and more fields， especially in the process of industrial production. Aviation manufacturing industry is very important to China's national defense， and informatization and intelligentialize are the foundation of advanced aviation manufacturing technology. This paper expounds the application status of computer technology in aviation manufacturing industry， mainly involving digital design technology， integration technology， NC machining technology and so on.

【關(guān)鍵詞】航空制造;計(jì)算機(jī)技術(shù);應(yīng)用

【Keywords】aviation manufacturing; computer technology; application

【中圖分類號(hào)】V260.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0172-02

1 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，航空制造業(yè)也發(fā)生了巨大的變化。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，現(xiàn)代航空航天制造具有數(shù)字化、無(wú)邊界、無(wú)紙化、集成化、國(guó)際化、高精度、高度協(xié)作和其他新功能。可以說(shuō)，航空制造業(yè)的每個(gè)部分都有計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代信息技術(shù)獨(dú)特地促進(jìn)了航空業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)際和周邊形勢(shì)的發(fā)展給中國(guó)航空業(yè)帶來(lái)了巨大壓力，也帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。對(duì)國(guó)防和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，對(duì)航空航天業(yè)提出了開(kāi)發(fā)更多新型飛機(jī)和各種性能優(yōu)異的飛機(jī)的要求。本文介紹了中國(guó)航空技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并指出了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)是促進(jìn)數(shù)字設(shè)計(jì)制造技術(shù)，數(shù)控集成技術(shù)和處理技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

2 航空制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 航空制造業(yè)的現(xiàn)狀

中國(guó)的航空航天業(yè)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，在國(guó)家的一貫關(guān)注下，它已經(jīng)建立了一支勇敢而科學(xué)先進(jìn)的研究和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)建立有一個(gè)大型的、專業(yè)支持的研究和生產(chǎn)基地。航空制造部門在預(yù)研究、關(guān)鍵模型研究和新技術(shù)推廣方面取得了豐碩的成果。一些大型航空工廠通過(guò)模型轉(zhuǎn)換和分包引進(jìn)了許多先進(jìn)技術(shù)和加工廠。一些工廠擁有初步的先進(jìn)技術(shù)，如本地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息集成技術(shù)、無(wú)紙化遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)和制造以及并行工程。整個(gè)航空航天工業(yè)基本上都具有第三代戰(zhàn)斗機(jī)和第二代支線噴氣機(jī)以及它們的支撐設(shè)備的研究和生產(chǎn)能力，以及一定的制造實(shí)力。

2.2 航空制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

盡管在過(guò)去的幾十年中，中國(guó)的航空制造技術(shù)已經(jīng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但是鑒于高科技和高投資的新型航空產(chǎn)品以及其快速的研發(fā)能力，大規(guī)模生產(chǎn)和快速批量生產(chǎn)，中國(guó)的航空航天儲(chǔ)備似乎仍然不足。中國(guó)航空制造快速轉(zhuǎn)換技能很弱，新航空產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，難以滿足迫切需求，升級(jí)武器裝備，發(fā)展民航運(yùn)輸。不論是個(gè)人專業(yè)知識(shí)或技術(shù)水平方面，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有很大差距。為了滿足航天產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需求，中國(guó)航天工業(yè)需要抓住機(jī)遇，加快發(fā)展。當(dāng)前，我們應(yīng)集中精力開(kāi)發(fā)用于航空航天產(chǎn)品和輔助產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)的制造技術(shù)，并推進(jìn)對(duì)用于下一代航空航天產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的制造技術(shù)的研究[1]。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空航天制造工業(yè)的發(fā)展中起著重要作用?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛用于航空航天制造領(lǐng)域，從而促進(jìn)了航空技術(shù)的發(fā)展。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)具有高度的復(fù)雜性，巨大的體積，特殊的材料，高度的加工難度和高度的精度，計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的使用保證了產(chǎn)品的質(zhì)量并提高了制造生產(chǎn)效率。在機(jī)械加工方面，飛機(jī)零件的形狀非常復(fù)雜，表面也需要特殊處理，而數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、仿真模擬技術(shù)和現(xiàn)代集成技術(shù)的使用則確保了加工的穩(wěn)定性并提高了工件的精度。

3.1 數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)

以飛機(jī)組裝過(guò)程為例，過(guò)去使用的是模擬尺寸，如模板、模具線和原型，方法、效率、準(zhǔn)確性和產(chǎn)品質(zhì)量都較低?，F(xiàn)在借助計(jì)算機(jī)對(duì)裝配協(xié)調(diào)過(guò)程使用數(shù)字量轉(zhuǎn)移過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn)，顯著提高了該過(guò)程的效率和準(zhǔn)確性。無(wú)論裝配的類型如何，協(xié)調(diào)過(guò)程都取決于設(shè)計(jì)，因此，改善匹配和協(xié)調(diào)過(guò)程必須從設(shè)計(jì)開(kāi)始。

數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)包括CAD/CAM技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)基于信息集成技術(shù)的發(fā)展，主要內(nèi)容是產(chǎn)品的數(shù)字化定義，虛擬裝配和并行技術(shù)。數(shù)字產(chǎn)品的定義是使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行描述和定義新產(chǎn)品的研發(fā)，旨在數(shù)字化產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，定義和描述該產(chǎn)品所包含的信息，以及這些信息之間的相互關(guān)系。產(chǎn)品介紹數(shù)字組裝是指通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)施對(duì)數(shù)字定義的產(chǎn)品零件執(zhí)行虛擬裝配，確定航空零件的裝配尺寸是否合適。在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量減少任何不當(dāng)?shù)囊蛩夭p少制造過(guò)程中的變更和返工。得益于數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)，波音777的開(kāi)發(fā)周期減半，分別降低成本25%和75%缺陷和返工率，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在波音777飛機(jī)上在開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程中的成功應(yīng)用突顯了數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性[2]。

3.2 仿真模擬技術(shù)

開(kāi)發(fā)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以在設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)之前對(duì)各種假設(shè)的系統(tǒng)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。另外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)超出了實(shí)驗(yàn)技術(shù)的范圍，并已發(fā)展成為一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。使用該技術(shù)可以在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)之前對(duì)設(shè)計(jì)理念、潛在產(chǎn)品性能、軍事價(jià)值、使用效率和適用性的程度進(jìn)行研究和評(píng)估。這樣可以大大降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間，并降低研發(fā)成本。隨著多媒體技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)從數(shù)據(jù)分析和圖像仿真發(fā)展到創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)和虛擬生產(chǎn)[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種新型的人機(jī)界面。用戶可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中并與之交互。VR可以描述為將人與信息融合在一起的科學(xué)，它由三維空間和交互式計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境組成。這些環(huán)境可以是真實(shí)的模型或虛構(gòu)的世界，其目的是通過(guò)虛構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)傳達(dá)信息。

在產(chǎn)品概念中，設(shè)計(jì)人員可以使用VR技術(shù)和巖土工具在稱為虛擬設(shè)計(jì)的虛擬環(huán)境中執(zhí)行數(shù)字化操作。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)師以自然的人為行為與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行直觀的交互，從而有助于加快設(shè)計(jì)過(guò)程并充分利用設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性思維。在設(shè)計(jì)中使用VR還可以最大程度地減少使用昂貴的物理樣本和過(guò)渡原型，并降低成本。在產(chǎn)品測(cè)試過(guò)程中，安裝和調(diào)試“軟模式”的虛擬設(shè)計(jì)和制造為測(cè)試創(chuàng)造了非常好的條件，并且避免了過(guò)去重復(fù)的物理樣品生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程，這對(duì)于降低產(chǎn)品成本非常重要。

3.3 計(jì)算機(jī)集成技術(shù)

由于航空航天產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期更長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，精度要求更高，使用壽命更長(zhǎng)，售后條件更復(fù)雜，因此，相比于其他工業(yè)產(chǎn)品的研究，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)需要國(guó)際合作。因此，對(duì)于航天航空產(chǎn)品的生產(chǎn)制造而言，綜合性技術(shù)的重要性不言而喻，尤其是在計(jì)算機(jī)集成技術(shù)方面。計(jì)算機(jī)集成技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)字控制單元的處理、編程和CAD圖集成為一個(gè)整體，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量，并在很大程度上降低生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)成本。

現(xiàn)代集成技術(shù)包括信息、流程和公司集成?；诂F(xiàn)代集成技術(shù)，航空航天產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)全球生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)字化生產(chǎn)和制造。例如，在波音公司實(shí)現(xiàn)了波音777的研發(fā)和生產(chǎn)之后，公司開(kāi)始了飛機(jī)結(jié)構(gòu)和控制方面的計(jì)劃，主要圍繞用戶的統(tǒng)一管理和信息收集，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)直至最終交付形成?，F(xiàn)代集成技術(shù)可以解決傳統(tǒng)單個(gè)數(shù)據(jù)源中存在的各種問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，確保所需的信息統(tǒng)一性、有效性、協(xié)調(diào)性、完整性和安全性等，同時(shí)也將制造、銷售、服務(wù)等過(guò)程集合在一起[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，隨著社會(huì)的進(jìn)步，航空航天業(yè)對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能、輕量化和可靠性的需求日益增長(zhǎng)。航空制造技術(shù)始終是航空產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展日新月異，許多技術(shù)有機(jī)地融合在一起，其發(fā)展的總體趨勢(shì)是自動(dòng)化、靈活化、集成化、智能化、全球化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化。作為最早結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的行業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)顯然促進(jìn)了航天工業(yè)各個(gè)方面的變化。計(jì)算機(jī)技術(shù)每天都在發(fā)展和變化，航空制造業(yè)只要充分利用各種新興計(jì)算機(jī)技術(shù)，必然會(huì)提高其技術(shù)水平和生產(chǎn)實(shí)力。航空制造技術(shù)必須不斷提高其技術(shù)水平和制造實(shí)力，結(jié)合不同領(lǐng)域和先進(jìn)技術(shù)，以滿足航空航天工業(yè)快速發(fā)展的需要，滿足社會(huì)需求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】郭恩明.我國(guó)航空制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].航空制造技術(shù)，2002（01）：27-29+58.

【2】白小文.計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（17）：69.

【3】楊海成.計(jì)算機(jī)與航空先進(jìn)制造技術(shù)[J].航空計(jì)算技術(shù)，1998（03）：5-8.

【4】王慶利.論計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空發(fā)展過(guò)程中的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2016（12）：94-95.