我国航空发动机数字化设计_制造_管理技术现状及其发展
中国航空发动机技术及产业发展现状与未来趋势研究

中国航空发动机技术及产业发展现状与未来趋势研究随着经济的不断发展,中国逐渐成为全球大国,而一个国家的强大绝不仅仅在于军事和经济,还包括科技。
航空发动机作为航空业的核心技术之一,也是衡量一个国家科技实力的重要标志之一。
本文将浅谈关于中国航空发动机技术及产业发展现状与未来趋势研究。
一、航空发动机的重要性航空发动机是现代民用和军用飞机的心脏,是飞行器最基本的能源转换设备。
航空发动机的设计、制造和维护,不仅涉及到材料、结构、机械、电子学等多个领域,还需要各种材料和元器件之间的精细协调和复杂运作。
航空发动机的性能和质量直接关系到飞机使用效率、经济效益、安全性、生态环境等全局因素。
因此,航空发动机技术在世界范围内一直都是科技军备竞赛的焦点。
二、中国航空发动机技术现状目前,中国的航空发动机制造商主要是航发、凯迪和中航等几家企业。
他们著名的作品包括:WS-10、WS-13等新型发动机,发动机精度已经达到了国际先进水平。
在航空发动机的研究方面,中国在短时间内取得了一定的成绩,但与国际先进水平相比,仍存在一定差距。
首先,目前中国航发的四代发动机WS-10尚未永久服役,虽然已经进行一定的应用测试,但仍有不少缺陷,如耗油量大、维修时间长等问题。
其次,WS-13发动机的可持续性和可靠性受到了一些限制。
现在,中国正在着手研发国产第五代战斗机,世界上有能力研制出第五代发动机的国家不多,加之缺乏零部件和测试设备,中国还需要大力发展航空发动机领域以满足国家战略需要。
三、中国航空发动机产业发展现状当前,中国航空发动机制造企业数量较多,公司规模较小,国内市场份额分散,与国际巨头相比,产业规模还不够大。
近年来,中国一直在鼓励企业加大航空发动机科研和生产投入,形成多元化的供给链,并大力转向核心技术。
但航空发动机制造涉及到资源、技术和市场等多个领域,其中的复杂性对制造商提出了较高的要求。
无论是人才还是技术等条件,都需要一定的投资和时间。
四、中国航空发动机产业未来趋势未来,中国的航空发动机产业发展趋势将包括以下几个方面:1. 加强核心技术研发。
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势

先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与技术跨越的关键部件,通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构,省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置,结构重量减轻、零件数减少,避免了榫头的气流损失,使发动机整体结构大为简化,推重比和可靠性明显提高。
在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上,风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构,使发动机重量减轻20%~30%,效率提高5%~10%,零件数量减少50% 以上。
目前,整体叶盘的制造方法主要有:电子束焊接法;扩散连接法;线性摩擦焊接法;五坐标数控铣削加工或电解加工法;锻接法;热等静压法等。
在未来推重比15~20 的高性能发动机上,如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET 计划中的推重比20的发动机,将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。
2 整体叶环(无盘转子)制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉,就成为整体叶环,零件的重量将进一步降低。
在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环,由于采用密度较小的复合材料制造,叶片减轻,可以直接固定在承力环上,从而取消了轮盘,使结构质量减轻70%。
目前正在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。
推重比15~20 高性能发动机,如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。
该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。
英、法、德研制了TiMMC 叶环,用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。
3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例,即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片,此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点,是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。
数字化制造技术在航空发动机加工中的应用研究

数字化制造技术在航空发动机加工中的应用研究随着数字化技术在制造业中的不断发展,航空制造业也逐渐转向数字化制造技术。
航空发动机作为航空工业中的重要组成部件,其加工质量的高低直接关系到飞机运行的安全性及寿命。
因此,数字化制造技术在航空发动机加工中的应用显得尤为重要。
一、数字化制造技术在航空发动机加工中的应用1. 数字化设计技术的应用数字化设计技术使得发动机零部件的造型设计更加灵活,设计人员可以通过三维建模软件对发动机进行精确的设计、模拟以及虚拟装配,减少了传统的物理样机制造及试验的过程。
同时,数字化设计技术也使得造型更精细、更复杂、更符合工程实际需要,提高了发动机动力性和热力性能。
2. 数字化制造技术的应用数字化制造技术的应用广泛,工艺技术可以透过电脑辅助设计软件实现,使得加工过程更加高效、精准、稳定,大大降低了制造成本和加工周期。
数字化制造技术还可以使得加工零件的精度得到更好的保证,使得加工精度能够完全符合设计要求,从而有效地实现了“一次加工成功”的效果。
3. 数字化质量控制技术的应用在数字化制造环节中,质量控制也显得尤为重要。
数字化质量控制技术可以实现工序精度自动化检测、缺陷自动诊断与控制,有效提高了航空发动机的产品质量、降低了修正成本及回收占比。
同时,数字化质量控制技术还可以避免人为因素的干扰,从而确保了加工零件的质量稳定性。
二、数字化制造技术在航空发动机加工中的优势1. 生产效率提高数字化制造技术的应用,可以实现对一些复杂零件的加工,因此能够有效提高加工产能,缩短加工周期,更好地适应市场需求和生产要求。
2. 智能制造优化数字化制造技术的应用,可以采用智能制造的技术,使得发动机零件加工能够自主化操作,更好地适应自动化机械装备,同时还能够降低操作难度并且提高了工作效率。
3. 质量稳定性提高数字化制造技术的应用,可以有效提高零件加工精度和质量,并且对于发动机整体性能也更加准确,最终达到实现产品质量稳定性的目标。
航空发动机研制的技术创新与发展趋势

航空发动机研制的技术创新与发展趋势航空发动机是航空产业的核心部件,也是飞机性能效能的决定因素。
随着航空产业的不断发展,航空发动机研制也取得了长足的进步。
从最初的活塞式发动机,到后来的涡轮喷气发动机,再到如今的高温合金材料、先进的计算机模拟和新型燃料技术,航空发动机的研制不断创新,技术水平不断提高。
不同于其他机械设备,航空发动机在工作条件下需要承受高温高压、高速旋转,并且长时间连续工作。
因此,航空发动机的材料、制造和测试等技术都相对较为复杂。
近年来,随着航空产业的发展和经济的繁荣,国内外航空发动机的研制水平也得到了长足的提高。
一、先进材料的应用材料的优化是航空发动机的核心。
目前,航空发动机所采用的材料主要包括合金、金属陶瓷、复合材料和聚合物等,这些材料都具有很高的特性,能够满足航空发动机的高温高压、抗腐蚀等要求。
近年来,针对航空发动机的特性和使用环境,一些新型材料的应用正在逐渐得到推广。
比如使用新型高温合金材料,可以极大地提高航空发动机的工作温度和工作压力,有效提升发动机的工作效率;另外,利用3D打印技术,可以对发动机制造进行精度控制和优化,制造出更为精密的航空发动机。
二、数字化设计和优化近年来,数字化设计和优化技术在航空发动机的研发中得到了广泛应用,如先进的计算机模拟技术和优化算法等,可以对发动机的各项指标进行模拟和优化,降低测试成本和缩短测试周期。
同时,数字化设计还能完善发动机的结构,提高发动机的性能和稳定性。
三、涡流和混合动力技术涡流技术是近年来航空发动机发展的一个新兴领域,涡流技术可以有效提高航空发动机的推力、效率和稳定性。
涡流技术是利用超声波频率和高速涡流分离器来增强机内气流,从而提高发动机的性能。
混合动力技术也是近年来航空产业发展的一个新兴领域,混合动力技术可以将多种能量源进行组合,例如燃料电池、锂电池和涡轮发电机等,从而实现发动机运转的最佳效益。
四、环保技术的应用随着全球对环境保护的重视,航空发动机的环保属性也成为了航空研发的重点之一。
航空发动机智能化设计技术研究

航空发动机智能化设计技术研究随着航空工业的不断发展,对于航空发动机的研发也越来越重视。
当下,航空发动机智能化设计技术成为了研究的热点之一。
本文将根据相关研究文献,从以下三个方面展开:一、航空发动机智能化设计技术的研究现状;二、航空发动机智能化设计技术的核心内容及技术路线;三、航空发动机智能化设计技术的应用与发展趋势。
一、航空发动机智能化设计技术的研究现状随着计算机科学技术的不断进步,航空发动机智能化设计技术开始受到重视。
航空工业研究发现,智能化设计技术可以提高设计效率、降低成本并提高产品质量。
当前,航空发动机智能化设计技术的研究已取得多项进展。
例如,研究人员在设计油冷式涡扇发动机中,利用遗传算法优化了进气道部分的气流管的形状,结果发现优化后的气流管的流场分布更加均匀,燃烧更稳定,性能也更好。
此外,在研究航空发动机的智能化设计时,还使用了人工神经网络、模糊控制、CAD/CAE等技术手段。
二、航空发动机智能化设计技术的核心内容及技术路线航空发动机智能化设计技术的核心内容包括了建立发动机设计模型、优化设计参数和评估设计方案。
其技术路线主要分为以下几个步骤:1.准备工作在开始设计前,需要进行先期准备工作。
常见的初始化工作包括:确定需求,搜集已有知识与数据,完成不同侧重点的初步研究,并建立先验模型。
在此基础上,可以进行后续步骤。
2.建立发动机设计模型在此步骤中,重要的是建立能够反映航空发动机真实情况的模型。
通常,为了缩短设计周期和降低开发成本,航空发动机的设计采用计算机辅助设计(CAD)技术来完成。
而CAD技术正是基于计算机软件模拟技术,可以有效地降低人力成本,并快速跟踪或更改产品的设计。
3.优化设计参数在航空发动机智能化设计技术中,优化设计参数的主要目的是最小化或最大化设计因素的特定目标。
在此过程中,需要使用优化算法进行参数的优化调整。
常用的优化算法有粒子群算法、遗传算法、蚁群算法等。
4.评估设计方案在此步骤中,需要对设计方案进行评估。
数字化制造技术在航空发动机制造中的应用

数字化制造技术在航空发动机制造中的应用1.引言数字化制造技术是先进制造业的关键技术之一。
随着信息技术的飞速发展,数字化制造技术越来越成为制造业转型升级的必然趋势。
而在航空发动机制造领域,数字化制造技术的应用尤为重要。
2.数字化制造技术的背景及概念数字化制造技术是以数字化和信息化技术为基础的制造过程和制造组织方式,并将数字化技术和制造技术相结合,采用先进材料、先进制造技术、先进制造方法和先进设备,实现一系列目标,如制造内容的可重复性、制造工艺的可控性、制造流程的可持续性、制造企业的可持续性等。
3.数字化制造技术在航空发动机制造中的应用3.1 数字化造型技术数字化造型技术是利用计算机技术对物体进行数学建模和实时反馈的工艺技术,包括计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。
在航空发动机制造领域中,数字化造型技术可以大大缩短产品开发周期,降低研发成本,提高效率和质量。
例如,在高精度叶轮数控加工中,数字化造型技术可以减少加工中的重复操作,提高叶轮加工的精度和效率。
3.2 数字化检测技术数字化检测技术是将计算机视觉技术、激光测量技术、数字图像处理技术和机器视觉技术等先进技术应用于制造业检测过程的一种工艺技术。
在航空发动机制造领域中,数字化检测技术可以实现对零件的及时检测和定位,保证零件加工精度和质量。
例如,在发动机轴承加工过程中,数字化检测技术可以实时检测加工质量,防止发现一些关键零件在流程中出现质量问题,从而保证发动机的安全性。
3.3 数字化加工技术数字化加工技术是指利用计算机辅助工艺技术实现对加工工艺和过程的无缝整合,以实现数字化控制生产过程的一种工艺技术。
在航空发动机制造领域中,数字化加工技术可以提高机械加工的精度和效率,减少加工过程中的误差和变形,有效提高生产效率和降低成本。
例如,在盘根加工过程中,数控加工可以大大提高工作效率和加工精度,在盘根表面修整中采用数字化加工技术,从而实现非常高的加工精度。
浅谈我国航空的发展现状及未来趋势
浅谈我国航空的发展现状及未来趋势1. 引言1.1 我国航空的重要性我国航空的重要性体现在多个方面。
航空行业作为现代化交通工具的重要组成部分,对于国家经济的发展起着至关重要的作用。
航空运输的快捷高效不仅促进了旅游业的兴旺发展,也大大缩短了国内外货物和人员的运输时间,提高了国家的交通运输效率。
航空工业是国家先进制造业和高新技术产业的重要支柱,对于提升国家的科技水平和国际竞争力具有重要意义。
航空业的发展还能带动相关产业链的发展,促进经济的协调发展。
航空业也是国家外交和文化交流的重要载体,通过航空公司的互联互通,促进了国际间的交流与合作。
我国航空的发展不仅对于国家经济发展和科技进步至关重要,也是国家综合国力和国际影响力的重要体现。
【字数:209】1.2 我国航空的发展历程我国航空的发展历程始于20世纪初,最初的航空业主要由民间民族资本发展。
1929年,中国第一架国产飞机诞生,标志着中国航空工业开端。
到了1950年代,中国开始建立国家航空工业,并成立了中国民航局。
1974年,中国第一次开始引进国外飞机,这在当时的国际关系环境下是一次不小的突破。
随后的几十年中,中国航空业迅速发展,从国产飞机、航空公司到航空基础设施的建设,取得了长足的进步。
1990年代后,中国加入WTO,全球化进程加速,中国航空业也面临了更多机遇和挑战。
航空公司扩大国际航线,民航业务逐渐开放。
2000年代以来,中国航空业不断壮大,成为世界第二大航空市场。
国产大飞机C919的首飞,标志着中国航空工业实现了重要突破。
随着“一带一路”倡议的推进,中国航空业在国际舞台上的影响力越来越大。
我国航空业经历了从起步到崛起的过程,取得了一系列令人瞩目的成就。
在全球乘客运输和货运市场逐渐饱和的情况下,中国航空业仍然保持着强劲的增长势头,展现出无限的发展潜力。
2. 正文2.1 我国航空的现状分析我国航空业在近年来经历了快速发展,国内航空公司数量不断增加,航线网络也越来越完善。
数字化转型下航空发动机仿真技术发展机遇及应用展望
数字化转型下航空发动机仿真技术发展机遇及应用展望摘要:当前,科技创新与产业换代为主的新一轮工业革命正在全球展开,国家“十四五”规划纲要明确提出,要加快建设制造强国、网络强国、数字中国,构建数字驱动的产业新生态,以数字化转型整体驱动生产方式变革。
同时,我国社会经济的发展和国防能力的提升也对航空发动机的发展提出了更高的要求:航空发动机技术复杂程度和性能指标要求不断提高,产品研发难度日益增大,研制进度愈加紧迫。
因此,亟需推进航空发动机数字化转型,以满足新时代航空发动机协同、敏捷、高效研制的需求。
关键词:数字化转型;航空发动机仿真技术;应用展望引言过程仿真技术是一种先进的仿真技术,能够真实地呈现虚拟环境中的特定过程,使用户能够实时操作过程机器或更改其参数。
产品开发和生产过程中制造过程的仿真和评估可以支持产品整个制造周期中的工艺改进。
传统模式下机械产品的设计、流程指令的编写、加工、质量保证和交付周期漫长、成本低廉、效率低下,质量精度难以保证。
为了改进飞机发动机零部件的制造,迫切需要对制造工艺进行技术研究,以减少制造验证的数量,提前发现制造问题,优化制造工艺,优化制造参数,允许快速迭代制造工艺,并验证产品的可行性。
1技术内涵航空发动机仿真技术是建立在相似原理、模型理论、信息技术及领域专业技术基础上,以计算机和物理效应设备为载体构建系统模型,实现多层级、多物理场和多系统交互试验、分析、评估的综合性技术,旨在探索和掌握发动机复杂的系统特性、物理特性和行为特性,支撑方案分析优化、功能评估和技术决策。
航空发动机数字化转型以数据为核心,利用新一代数字技术实现全业务域数字要素和物理要素的系统整合,构建全感知、全联接、全场景、全智能的研发运营体系,进而创新和重塑传统管理模式、业务模式和商业模式,达到提升运营效率、增强体系韧性和创新性的目标。
数字化转型需要准确描述、监控和预测产品全生命周期的状态,最大程度地挖掘仿真的应用价值并为其提供高可信的支撑。
航空发动机数字化制造技术的应用现状与发展趋势.docx
航空发动机数字化制造技术的应用现状与发展趋势发达国家的航空和防务工业已经基本完成从传统的大批量生产向精益生产模式的转变,数字化制造技术在缩短产品研制周期、降低研制成本、提高产品质量方面取得了突出的经济效益和社会效益。
一个难得的发展机遇。
数字化制造技术作为新一代发动机研制生产的支撑手段,是提高设计、制造和管理水平,保障重点型号的研制,促进发动机行业跨越式发展的必然选择。
航空发动机数字化制造技术及其基本内容1 数字化制造技术及其技术特征尽管就其行业覆盖面和学科上而言,数字化制造技术已经成为推动21世纪制造业向前发展的主流技术,但对于其技术内涵和体系结构尚近50年来,我国航空发动机行没有权威、统一的界定。
从我国军工业经过引进专利生产、改进改型、测行业的应用背景出发,对于数字化制绘仿制、原型机参考设计及制造的发造技术定义如下:展过程,逐步走上自主产品设计研制数字化制造技术指以产品研制的发展道路。
随着“秦岭”、“太行”的多厂所、多部门用户为对象,以并和第4代航空发动机等型号的批产行工程为指导思想,以各类数字化技和立项,我国航空发动机事业获得了术手段应用为主要特征,以信息离散化的表述、传递、存贮、处理作为设计制造协调的主要手段,支持产品全生命周期的制造活动和企业的全局优化运作的数字化技术应用技术体系的集合。
数字化制造技术的特征如下:(1)数字化制造技术是先进技术的集合。
数字化制造涵盖了企业管理、产品设计、工艺设计、零部件制造、装配、客户服务与保障等技术领域,以提供这些领域的先进信息技术的应用为主要特征,包括CAx/MES/PDM/ERP/各类仿真软件/各种共享资源库等支撑系统、平台和数据库,与单一产品数据源、工作流、系统集成、仿真等技术紧密相关。
(2)数字化制造是一种先进制造模式。
数字化制造以并行工程为基本特征,强调并支持产品全生命周期的并行与协同,并为这种并行与协同提供技术手段;数字化制造同时吸收了敏捷制造的基本思想,对变化的市场和客户化的产品做出快速和准确响应,强调并支持生产过程组建灵活多变的动态组织机构;数字化制造把先进的生产技术、先进的管理技术和高素质的人员有效集成。
航空航天领域数字化设计与制造技术研究
航空航天领域数字化设计与制造技术研究数字化设计与制造技术的快速发展在航空航天领域中扮演着重要的角色。
航空航天领域的革新离不开数字化设计与制造技术的应用,它能够提高产品的质量,节省时间和成本,同时还能够提高生产效率和生产能力。
下文将从数字化设计和数字化制造的角度探讨航空航天领域数字化设计与制造技术的研究现状和发展趋势。
一、数字化设计技术在航空航天领域的应用数字化设计技术采用计算机辅助工程技术,对产品进行三维建模,然后进行仿真分析。
数字化设计技术允许工程师更好地理解产品的设计和预测其特性,从而可以更好地进行设计改进,提高产品的能力和可靠性。
数字化设计技术在航空航天领域的应用不仅仅局限于飞行器的空气动力学和结构,其应用范围还包括飞行器的电子和机电系统等技术领域。
数字化设计技术使得设计工程师能够更准确地考虑各种因素,并做出更好的决策。
二、数字化制造技术在航空航天领域的应用数字化制造技术是指将产品设计数据直接传输到制造系统中,实现线上制造,减少或消除制造过程中的错误和漏洞,从而提高制造质量。
数字化制造技术的应用可以节省大量时间和成本,提高生产效率。
数字化制造技术在航空航天领域的应用也具有明显的优势。
它可以快速制造全尺寸模型,减少测试机会,提高制造效率和产品质量。
数字化制造技术也使得制造工艺更加标准化,可重复性更高,更容易实现自动化。
三、数字化设计与制造技术的结合数字化设计和数字化制造技术相结合,能够提高航空航天领域产品的设计和制造质量,同时提高生产效率。
数字化设计可以为后续的制造过程提供真实的三维模型,而数字化制造则可以根据数字化设计数据进行生产,最终实现数字化产品的成型。
数字化设计和制造技术的结合可以快速改进设计方案,并进行实际制造试验。
数字化产品的开发过程可以很好地模拟现实环境,从而在更短的时间内完成产品成型和测试。
四、数字化设计与制造技术在未来的发展趋势数字化设计与制造技术在航空航天领域的应用还有着很大的发展空间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
数字化、信息化是当前世界科技、经济与社会发展的重要趋势,是未来发展的战略制高点。
党的“十六大”报告提出“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的发展战略,把大力推进信息化作为本世纪前20年经济建设的一项重要任务,表明党中央高度重视信息化在加快我国现代化建设中的巨大作用。
我国航空发动机行业正处于一个我国航空发动机数字化设计/制造/管理技术现状及其发展北京航空制造工程研究所沈阳发动机设计研究所中国一航发动机事业部王普:北京航空制造工程研究所自然科学研究员,长期从事数字化设计制造技术研究及应用发展的关键时刻。
当前,世界航空武器装备技术的加速发展和台海局势的演变,使我们面对越来越严峻的挑战。
同时,高新工程研制任务,国家的重视和投入,为我国航空发动机行业提供了一个难得的发展机遇。
数字化技术的应用是促进我国发动机研制模式的转变、提高我国发动机快速研制能力、赶超世界先进水平、实践信息化带动工业化的战略举措。
本文在学习研究国外数字化先进技术和国内发动机研制中数字化技术应用经验的基础上,提出了在中国航空工业第一集团公司的组织领导下,在多厂所联合研制新一代发动机中应用数字化技术的总体发展设想,重点突出了多厂所协同研制的体系构架、协同工作平台构建,数字化设计/试验系统、设计/制造协同系统、制造协同系统实现以及协同管理等主要内容,为发展该项技术和新一代发动机研制以及该项技术在其他高新工程中深入应用提供参考。
1 国外应用现状发达国家的航空和国防工业经历了和正在进行着从传统的大批量生产向精益生产模式的转变。
通用电气公司发动机部GEAE在1998年制订实施了通过4个阶段实现航空发动机异针对新一代发动机研制、高新工程批生产任务,开展多厂所协同数字化设计/制造/管理技术研究,建立数字化设计/制造/管理协同技术体系和应用系统,全面推广应用该项技术,对提高我国航空发动机研制能力,进行技术创新,促进航空发动机行业跨越式发展必将起到重要的作用26航空制造技术2005年第10期王 普张光星张 姿 张晓东国内外航空发动机行业数字化技术应用现状地协同设计和制造的增量式发展规划,取得了显著的效益,大大减少了概念设计、详细设计的工作时间,以及制造阶段的流程开发时间和设计更改时的流程再造时间。
普惠公司在发展计算机网络和通信、主模型、快速原型仿制、计算机分析和仿真技术,建立企业级核心数据库和实施PDM的基础上,采用集成产品开发(Integrated Product Development,IPD)团队的形式来管理发动机全生命周期内的计划、流程、技术、信息等经济技术活动。
罗·罗公司通过建立专业化设计系统、发展CFD仿真分析、建立发动机典型零件的自动化生产线等措施,建立了协同的计算机工作环境,实施了并行工程,从整体上增强了航空发动机的发展能力。
在航空发动机研制过程中,试验起着举足轻重的作用。
发达国家的发动机行业十分重视对试验装备和技术手段的建设发展,结合电子技术、计算机技术,在信号获取、数据处理、数据共享方面充分利用信息化的先进成果,通过系统集成、规范数据结构和接口,组成包括发动机试验信息管理在内的各种数据管理系统。
如GE公司、罗·罗公司、洛克希德·马丁公司等发展了集测量、控制、处理、管理为一体的试验信息系统,增强了试验验证能力。
发达国家的实践表明,要提高发动机的研制水平,必须在更广的范围和更深的层次上应用数字化技术,建立具有核心竞争力的企业模式。
2 国内应用现状我国发动机行业数字化技术应用起步较早,近30年来,伴随着发动机型号研制,正逐步向纵深发展。
特别是近年来,通过高新工程计算机基础设施的建设,显著改善了发动机研制手段,为实现发动机的数字化设计制造创造了条件。
“十五”期间,在多个发动机型号的研制生产中,更大范围地开展了数字化技术的应用,有力地支持了发动机型号的研制。
在设计部门,广泛推进数字化设计技术,初步实施了PDM系统的应用,不同程度地实现了对发动机产品结构、设计审签、数据发放、设计文档(包括CAD模型)的管理与控制,基本确立了数字化设计的主导地位。
初步建立了发动机零部件级的数值仿真系统 ,建立了一批发动机设计试验工程数据库,制定了一系列支持数字化设计的标准。
在发动机主要制造厂,开展了数字化设计制造管理的技术研究,在发动机关键零件工艺设计、工装设计、数控加工中取得了明显的效果。
部分工装模具和复杂工装已实现三维数字化设计,在工艺设计方面采用了计算机辅助工艺设计技术(CAPP),提高了工艺设计的效率,为实现CAD/CAE/CAPP/CAM的集成奠定了基础。
在企业管理方面,主要生产厂不同程度地发展了数字化管理技术。
在生产计划与控制方面,初步实现了主生产计划和物料需求计划的制定和管理。
开发了发动机大修生产管理信息系统,实现了对某型号发动机从分解到装配过程的大修计划、生产调度、生产过程监控、库存一体化管理和全方位物流条码跟踪与控制。
在发动机试验方面,对于重要的大型试验设备,在试验数据的采集、处理、传递、管理等环节不同程度地采用了数字化技术,建立了发动机试验数据库,实现了对试验数据的安全有效管理,增强了设计与试验环节更紧密的连接。
基本掌握了发动机试验信息化的关键技术,为发展发动机试验系统信息化打下了良好的技术基础。
3 差距从总体上来说,我国航空发动机行业的信息化水平还比较落后,无法形成一种强大的生产力。
主要表现在:(1)设计部门和制造部门内部的数字化系统集成的功能和范围有限,各厂所数字化技术的发展是分散、独立进行的,数字化技术还没有经历一个完整的型号研制过程的全面应用验证,未形成有效的数字化设计制造体系。
(2)目前的组织体系造成了发动机设计与制造分离。
产品开发通常是串行的模式,部门间的信息交流存在障碍,开发过程中存在很多不增值环节,生产准备周期长,更改反复频繁。
(3)数字化技术基础薄弱,技术应用发展不平衡。
基础薄弱表现在技术基础滞后,缺乏有效的数字化信息资源,数字化应用与开发能力不强,基础设施不配套。
在总体上,发动机行业的数字化水平落后于飞机行业。
在行业内部,各厂所的发展不平衡,即使在一个单位,不同专业之间也存在明显的差距。
这种状况制约了航空发动机的研制和配套能力。
27航空制造技术2005年第10期程的组织实施。
(4) 协同设计制造工作模式。
协同设计制造工作模式可分为协同设计、协同制造和协同设计/制造3种。
协同设计主要在主设计所和部件设计所之间进行,由设计数据中心、共享数据区、设计流程、标准规范和规章制度提供支持,实现协同设计。
协同制造主要在总装厂与零部件制造厂之间进行,由制造数据中心及相应的支持工具提供支持,完成数据发放、工程更改、产品提交等并行协同工作。
协同设计/制造主要在主设计所与总装厂之间进行,两个数据中心提供支持,完成数据预发放、发放、接收、工艺会签、工程更改、制造意见反馈以及设计人员对制造意见的回复等并行协同工作。
(5) 实施发动机研制的并行工程。
并行设计制造以产品数据共享为基础,关键要素是技术、协作和过程。
技术为产品开发提供各种工具,协作为实施技术提供工作模式,过程是大量协作导致产生产品的步骤与工作流程。
在协同工作平台、共享数据区支持下,建立规范化的工作流程,支持以团队的形式来进行发动机全生命周新一代航空发动机的性能、结构将有很大的提升;大型运输机的发动机对发动机的寿命、可靠性和经济性要求更高;高新工程任务迫切需要提高批生产能力,发动机的研制和生产能力对数字化技术应用提出了更高的需求。
为此,发动机数字化技术的发展需要完善、发展发动机数字化设计技术体系;建设发动机数字化试验信息管理系统;深化发动机数字化制造、生产组织管理技术;建立协同工作平台、协同设计制造工作模式,实现多厂所协同研制和生产;加强标准体系和数据库建设;达到建立发动机研制和生产的数字化创新平台,提高设计、制造和管理技术水平,缩短研制周期,降低成本,促进研制方式和业务流程的变革,形成快速研制和生产能力的目标。
1 建立协同工作平台和协同工作模式,实现多厂所协同研制生产发动机多厂所协同研制生产模式,要求建立协同工作平台,支持多厂所之间的信息共享、集成和传递、流程的组织和管理,以及型号项目控制和协同工作的能力,将发动机事业部、设计部门、制造部门、供应商、用户以及合作伙伴联系在一起,支持协同工作、并行工程、精益制造、供应链管理、知识管理等先进管理模式的实现。
(1) 协同工作平台。
多厂所研制模式要求建立一个基于金航网的协同工作软件平台,协同平台的主要功能包括:浏览器、逻辑服务、数据服务的三层B/S体系结构; 联邦式数据模型,以表达不同来源、异构的数据对象;各种协同机制、工作流、视频会议、数据信息浏览、数据传输、生命周期等;异构信息系统应用集成适配器;客户定制应用的快速开发等。
(2) 基于协同工作平台的信息集成。
采用客户定制开发和接口开发技术,实现协同工作平台与主要应用系统之间(TEAMCENTER、IMAN、UG、发动机设计系统、发动机工艺设计系统、工装设计系统、MES系统等)的信息集成,实现不同厂所之间的信息交换与共享,支持多厂所联合协同设计制造和资源的充分利用。
(3) 建立发动机型号工程设计数据中心和制造数据中心。
设计数据中心管理发动机产品设计数据,建立设计所内部各种数据管理流程,与各部件设计所之间的数据共享和交换流程,与发动机总装厂(制造数据中心)之间的数据发放、接收、工程更改流程;建立发动机产品EBOM(包括产品结构、三维模型、二维工程图、各种设计技术文件等),支持发动机研制过程的并行协同设计和协同设计制造。
制造数据中心设在总装厂,负责管理发动机产品的制造数据。
在接收设计数据后,组织分发到各部件制造厂,建立与各部件数据制造厂之间的数据发放管理流程,在各部件厂的部件MBOM的基础上,形成全发动机的MBOM,支持制造过程中并行工28航空制造技术2005年第10期部件设计数据型号工程设计数据发动机事业部协同设计主设计所总装厂协同制造零部件制造厂制造数据中心设计数据中心部件设计所制造数据零部件制造数据零部件制造数据零部件制造厂成品供应商部件设计所部件设计数据共享数据区协同工作模式成品件库发展目标和任务期内的计划、流程、技术、信息等技术活动,实现设计之间的协调,提前进行可制造性分析、工艺审查,消除目前型号研制过程中的协作障碍;确保设计/校对/审核/批准/发放、工程变更处理、设计偏差处理等工作都能够基于协同工作平台进行,实现对数据、流程、更改和版本进行有效控制。
(6) 实施型号项目管理。
航空发动机的研制是一项复杂的系统工程,需要对研制过程中的诸多环节和部门进行组织协调和控制。
在发动机型号研制过程中,通过构建从发动机事业部到发动机设计制造企业的跨地域、多项目、多层次的项目管理平台,实现对发动机型号工程研制的项目计划、进度、文档、成本、资源、质量的管理,提高管理效率与质量。