《運載火箭數(shù)字化工程》是在學習研究國內(nèi)外同行數(shù)字化技術的基礎上,以我們承擔新一代運載火箭的數(shù)字化研制為主要工作實踐,分別從數(shù)字化設計、仿真分析、工藝制造、試驗管理,以及數(shù)字化支撐平臺技術這幾方面進行了總結論述,同時對知識工程的應用也進行了概述。
《運載火箭數(shù)字化工程》可供從事運載火箭及飛行器數(shù)字化研制的工程技術人員。以及高校相關專業(yè)的師生參考。
2015年9月20日長征六號運載火箭一箭二十星的成功發(fā)射,標志著我國新一代運載火箭開始投入應用,同時原有成熟的火箭型號也承擔著高密度發(fā)射的任務。航天任務的快速增加,以及眾多不同的飛行目的的需求,對運載火箭的設計、制造、試驗等所采用的技術方法和組織模式提出了新的挑戰(zhàn)。通過學習研究歐美航空航天企業(yè)先進的研制模式,借助于快速發(fā)展的計算機、軟件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等技術所形成的信息化、數(shù)字化技術手段與能力,在新一代運載火箭的研制中嘗試開展數(shù)字化協(xié)同研制,初步形成了一定的數(shù)字化研制能力和研制模式,進一步提升了型號的研制效率,控制了研制質(zhì)量。
對于運載火箭等復雜航空航天裝備的數(shù)字化研制技術,所涉及的專業(yè)學科非常多,形成了各種各樣的應用方法和模式。我們認為有兩種數(shù)字化研制模式是具有里程碑意義的,一是美國波音公司從20世紀90年代開始,為了研制波音777等新型飛機,應用PDM實現(xiàn)三維CAD設計和受控,組建了IPT設計制造協(xié)同工作組,牽頭研究推動了MBD技術發(fā)展,為實現(xiàn)基于三維模型的設計制造一體化打下了重要基礎;二是1994年NASA的噴氣推進實驗室(JPL)組建了多學科并行協(xié)同論證中心,不同專業(yè)學科的專家集中在同一環(huán)境內(nèi)開展多學科并行協(xié)同的研究論證,借助于網(wǎng)絡、軟件、語音、視頻、數(shù)據(jù)存儲共享等技術,實現(xiàn)了航天任務的評估與方案優(yōu)化論證的“快、好、省”。眾多裝備制造業(yè)通過學習研究此類數(shù)字化技術模式,逐步形成了研制規(guī)范、積累了專業(yè)知識、拓展了應用領域、促進了型號產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。
隨著新一代運載火箭的研制及發(fā)射成功,有必要對研制過程中基于數(shù)字化技術的工作模式,積累的知識、經(jīng)驗甚至教訓等進行分析總結,以期在未來新的航天型號研制中,信息化、數(shù)字化技術能發(fā)揮更大的作用,產(chǎn)生更大的效益。本書是在學習研究國內(nèi)外同行數(shù)字化技術的基礎上,以我們承擔新一代運載火箭的數(shù)字化研制為主要工作實踐,分別從數(shù)字化設計、仿真分析、工藝制造、試驗管理,以及數(shù)字化支撐平臺技術這幾方面進行了總結論述,同時對知識工程的應用也進行了概述。本書可供從事運載火箭及飛行器數(shù)字化研制的工程技術人員,以及高校相關專業(yè)的師生參考。
全書共10章,第1章概論,對航天型號數(shù)字化技術的研制歷程進行了概述,介紹了國內(nèi)外航天型號數(shù)字化技術的建設應用現(xiàn)狀,由李少陽編寫;第2章運載火箭的系統(tǒng)組成與研制流程,介紹了運載火箭的發(fā)展歷程,概述了火箭數(shù)字化研制流程,由張衛(wèi)東、劉靖華編寫;第3章數(shù)字化設計技術,介紹了自頂向下設計方法,以及結構件、管路、電纜的數(shù)字化設計方法,由吳輝、鄭宇、秦英明、陳鳴亮、王金童編寫;第4章基于模型的運載火箭設計技術,對MBD技術方法在火箭結構件設計中的應用進行了系統(tǒng)介紹,由張衛(wèi)東、鄭宇、吳輝、陳若飛編寫;第5章數(shù)字化仿真技術,對仿真體系建設、力學仿真、人機工程仿真等方面進行了介紹,由劉靖華、毛玉明、唐玉花編寫;第6章數(shù)字化工藝與制造技術,對三維數(shù)字化工藝、數(shù)字化加工制造、制造資源計劃管理、制造執(zhí)行系統(tǒng)等方面進行了介紹,由程輝、鄭宇、王煒編寫;第7章數(shù)字化協(xié)同設計平臺技術,對數(shù)字化協(xié)同設計平臺技術、基于CMII的型號產(chǎn)品工程變更控制技術、圖文檔生命周期管理技術、跨廠所的數(shù)據(jù)會簽發(fā)放技術、協(xié)同設計平臺應用等方面進行了介紹,由鄭宇、陳若飛編寫;第8章多學科協(xié)同仿真平臺技術,從仿真平臺的概念及主要內(nèi)容、仿真平臺應用案例、運載火箭總體多學科協(xié)同仿真分析平臺應用等方面進行了介紹,由張衛(wèi)東、李少陽、劉靖華、楊浩強編寫;第9章試驗數(shù)字化管理技術,從數(shù)字化試驗的概念及主要內(nèi)容、國內(nèi)外航空航天的試驗數(shù)字化案例、運載火箭試驗數(shù)字化平臺應用等方面進行了介紹,由李少陽、李峰編寫;第10章知識工程系統(tǒng)的應用探索,從知識工程基礎理論、主流知識管理軟件系統(tǒng)、運載火箭知識工程體系應用探索等方面進行介紹,由鄭宇、李少陽編寫。
由于編者水平、經(jīng)驗有限,書中疏漏和不妥之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
第1章 概論
1.1 產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)概念
1.2 航天型號數(shù)字化研制發(fā)展歷程
1.3 航天產(chǎn)品數(shù)字化研制專業(yè)應用領域
1.3.1 面向型號研制的數(shù)字化技術發(fā)展框架
1.3.2 數(shù)字化技術應用領域
1.4 國外軍工產(chǎn)品數(shù)字化技術應用現(xiàn)狀
1.4.1 多學科并行協(xié)同設計仿真技術的發(fā)展和應用
1.4.2 虛擬設計與仿真驗證技術發(fā)展應用
1.4.3 基于知識工程的設計技術發(fā)展情況
1.4.4 數(shù)字化制造技術發(fā)展及應用情況
1.4.5 數(shù)字化試驗技術發(fā)展及應用情況
1.5 國內(nèi)航天產(chǎn)品數(shù)字化技術應用現(xiàn)狀
1.6 數(shù)字化技術發(fā)展趨勢和特點
第2章 運載火箭的系統(tǒng)組成與研制流程
2.1 運載火箭發(fā)展歷程及系統(tǒng)組成
2.1.1 運載火箭發(fā)展歷程
2.1.2 運載火箭系統(tǒng)組成
2.2 運載火箭數(shù)字化研制流程
2.2.1 運載火箭全數(shù)字化產(chǎn)品型號研制階段
2.2.2 全數(shù)字化產(chǎn)品型號研制的特點
2.2.3 運載火箭數(shù)字化研制流程
2.3 運載火箭研制特點分析
2.3.1 運載火箭產(chǎn)品數(shù)據(jù)對象的復雜性特點
2.3.2 運載火箭設計過程特點
第3章 數(shù)字化設計技術
3.1 概述
3.2 自頂向下設計方法
3.2.1 自頂向下設計方法原理
3.2.2 運載火箭總體三維數(shù)字樣機Top-Down設計應用
3.3 運載火箭結構數(shù)字化快速設計
3.3.1 結構快速設計流程
3.3.2 結構總體快速布局和設計
3.3.3 結構初步參數(shù)設計優(yōu)化
3.3.4 結構快速建模
3.3.5 結構快速分析
3.3.6 結構數(shù)字化快速設計系統(tǒng)
3.4 運載火箭管路數(shù)字化設計
3.4.1 管路系統(tǒng)設計流程
3.4.2 結構布局
3.4.3 管路設計
3.5 電纜數(shù)字化設計
3.5.1 原理圖設計
3.5.2 框圖設計
3.5.3 線束圖設計
3.5.4 三維交互
3.5.5 仿真分析
……
第4章 基于模型的運載火箭設計技術
第5章 數(shù)字化仿真技術
第6章 數(shù)字化工藝與制造技術
第7章 數(shù)字化協(xié)同設計平臺技術
第8章 多學科協(xié)同仿真平臺技術
第9章 試驗數(shù)字化管理技術
第10章 知識工程系統(tǒng)的應用探索
參考文獻