文(wen)章來源：中(zhong)國航天科(ke)技集(ji)團公司 發布(bu)時(shi)間(jian)：2017-08-15
8月8日，國務院印發了(le)《“十三五”國家科(ke)技創新規(gui)劃》，其中(zhong)對研(yan)制(zhi)重型運載火箭進行了(le)清(qing)晰描繪。幾天前，由(you)中(zhong)國航天科(ke)技集(ji)團公司六院自(zi)主研(yan)制(zhi)的重型運載火箭500噸級液氧煤(mei)油發動(dong)機(ji)首次燃(ran)氣(qi)發生器-渦輪泵聯動(dong)試驗取(qu)得(de)圓滿(man)成功。
500噸級(ji)液氧(yang)煤油發動(dong)機是我國(guo)可預見未來(lai)研制(zhi)的最大推力液體火箭發動(dong)機，對支撐未來(lai)發展(zhan)具有重要意義(yi)。“除了噸位大，該型(xing)發動(dong)機是我國(guo)首臺全面采用數(shu)字化技術研制(zhi)的大推力火箭發動(dong)機。”六院11所所長李斌介紹。
數字化三(san)維設計為“快”而生(sheng)
“研制這款發動機，不少技(ji)術指(zhi)標要達到世(shi)界一流，攻關(guan)難度可想而知。”該所(suo)副所(suo)長劉站國感慨(kai)。
為化解技(ji)術跨度大帶來的研(yan)制風險，國防科工(gong)局和集團公司創(chuang)造(zao)性(xing)地提出(chu)增加“關(guan)(guan)深研(yan)制階段(duan)(duan)”，即開展關(guan)(guan)鍵技(ji)術攻關(guan)(guan)和方(fang)案深化論證。在此(ci)基礎上，六院提出(chu)了(le)關(guan)(guan)深階段(duan)(duan)與研(yan)制并行(xing)開展的思(si)路。但是，短(duan)時間內如(ru)何(he)并行(xing)完成這兩大方(fang)面工(gong)作(zuo)呢？
“想要快(kuai)，只(zhi)能從改(gai)變設(she)計流(liu)程和研制手段中找出路(lu)，而(er)數(shu)字化(hua)就是一劑良方。”劉站國說(shuo)，正(zheng)是在(zai)這樣的背景下，采(cai)用數(shu)字化(hua)三維模式設(she)計重型火箭發動機的思路(lu)應運而(er)生。
新設計模(mo)式有點“甜”
以(yi)重型發(fa)(fa)動(dong)(dong)機研制(zhi)(zhi)為(wei)契機，六院(yuan)全面推(tui)行(xing)全三(san)維(wei)數字化研制(zhi)(zhi)模式，在(zai)搭建和完善廠所數字化平臺的基礎(chu)上，組(zu)建了發(fa)(fa)動(dong)(dong)機總體牽頭(tou)的重型發(fa)(fa)動(dong)(dong)機IPT（集成產品開發(fa)(fa)）團(tuan)隊。
其中(zhong)，11所重型發動機數字化設計團隊(dui)由總(zong)體(ti)室、專(zhuan)業室、信息中(zhong)心和標準(zhun)化相關(guan)人員組成，平(ping)均年齡(ling)31歲。
他們是數字化(hua)三維(wei)設(she)計(ji)的擁躉(dun)者(zhe)，更是推動者(zhe)。在短時間內，他們制定(ding)(ding)了(le)20余(yu)項(xiang)數字化(hua)管(guan)理規(gui)定(ding)(ding)，完成了(le)總體(ti)方案的深化(hua)、骨架模(mo)型的發布和(he)三維(wei)模(mo)型設(she)計(ji)下廠。
主(zhu)任設計師楊(yang)亞龍介紹:“通(tong)過(guo)三維設計，在模裝階段消除(chu)了發(fa)動(dong)機復雜(za)結構裝配過(guo)程中的干(gan)涉問題，促進了組件級與系統(tong)級多學科仿真(zhen)，使邊(bian)界條件、載荷情況與約束條件更為真(zhen)實(shi)，仿真(zhen)結果更加可信。
同時，在(zai)(zai)設計(ji)中(zhong)工(gong)藝(yi)提前介入(ru)，最(zui)大(da)程度地避免了操作流程反復，實現了工(gong)藝(yi)與設計(ji)并行。設計(ji)人(ren)員在(zai)(zai)論(lun)證過程中(zhong)對(dui)方(fang)案優化(hua)的(de)熱情也(ye)大(da)大(da)增加了。”
“從(cong)實(shi)際來(lai)看，數字化(hua)確實(shi)讓產(chan)品做得更可靠了。”重型組(zu)組(zu)長(chang)高祖興舉(ju)例說，“推(tui)(tui)重比(bi)是發動機(ji)的重要(yao)指標，這(zhe)個(ge)數值越大就(jiu)意味著(zhu)發動機(ji)能產(chan)生的推(tui)(tui)力(li)越大。以往發動機(ji)只有在真實(shi)產(chan)品出來(lai)后才能確定這(zhe)個(ge)值，重型發動機(ji)由(you)于采用數字化(hua)設計，可隨時監(jian)控、調整組(zu)件分配(pei)值直(zhi)至滿足要(yao)求，從(cong)而(er)使重型發動機(ji)的推(tui)(tui)重比(bi)達到世界先進(jin)水平。”
此外，通(tong)過數字化設計(ji)，發動機(ji)重要(yao)組件渦輪泵(beng)的效率也比以往顯著提升，而且僅用(yong)一(yi)年多時間就實現了所(suo)有結構的三維模型下廠，相(xiang)比以前縮(suo)短了一(yi)半時間。新模式的“快”讓生產(chan)廠的主管(guan)工藝人(ren)員也大為驚嘆(tan)。
推(tui)動(dong)人(ren)才建設和矩(ju)陣式管理
上世紀90年(nian)代(dai)，波音公司在777上首次(ci)成(cheng)功實(shi)現全三維數字化設計(ji)和(he)制造(zao)，團(tuan)隊(dui)協作(zuo)和(he)并行設計(ji)是其精髓。
我國以往發動機設計采用串(chuan)行模式(shi)，更側重個人(ren)把關的流程。為(wei)適應新模式(shi)，11所進行了深(shen)入探(tan)索，逐漸(jian)形成了“IPT可以離(li)開數字化，但數字化離(li)不開IPT”的共(gong)識。
采訪中恰逢重型IPT團隊進行“頭(tou)腦風(feng)暴”，投(tou)影(ying)儀上顯示(shi)的三維(wei)模型在(zai)設(she)(she)計人(ren)員操作下時而(er)翻轉變形，時而(er)組(zu)合分解，設(she)(she)計和工藝人(ren)員圍坐一起，熱烈討(tao)論著發動機裝配和運輸的相關方案。其間，楊(yang)亞龍幾次提到“要有數(shu)字化(hua)思(si)維(wei)”、“要建立數(shu)字化(hua)配套規(gui)范”……
對(dui)于(yu)他和設(she)計(ji)團隊這批(pi)“吃螃(pang)蟹”的人來(lai)說(shuo)，數(shu)字(zi)化(hua)帶來(lai)的甜頭可謂鮮美的螃(pang)蟹肉，但蟹肉可口也不是(shi)沒有扎(zha)過嘴。扎(zha)嘴的事歸根到底(di)是(shi)觀念轉變的問題，楊亞龍(long)說(shuo)：“數(shu)字(zi)化(hua)不應是(shi)設(she)計(ji)人員‘剃頭挑子一頭熱(re)’，提高整個鏈條的數(shu)字(zi)化(hua)程度迫在眉睫。”
這(zhe)(zhe)個(ge)問題(ti)也是李斌一(yi)直在(zai)思考的(de)，“在(zai)重型(xing)發動機數字化工(gong)作開(kai)展初期，我們組(zu)建(jian)了由總體室牽頭、多部門人員組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)設(she)計隊(dui)伍，從(cong)基礎(chu)平臺建(jian)設(she)、三維建(jian)模軟件培訓、數字化規范制定等方面(mian)開(kai)展工(gong)作。目(mu)前，這(zhe)(zhe)支隊(dui)伍已經成(cheng)(cheng)長(chang)起來，成(cheng)(cheng)為推動數字化設(she)計工(gong)作的(de)中堅力(li)量。”后續，如何加大數字化人才培養力(li)度和資源(yuan)配置(zhi)，進(jin)一(yi)步(bu)探索型(xing)號(hao)產品的(de)矩陣式管(guan)理模式，最大限度地發揮這(zhe)(zhe)一(yi)新技術(shu)模式的(de)優勢，成(cheng)(cheng)為擺在(zai)他案頭的(de)重要(yao)課題(ti)。