文章來源：中國航天科技集團(tuán)公司 發(fā)布時(shí)間：2016-08-15
8月8日，國務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中對(duì)研制重型運(yùn)載火箭進(jìn)行了清晰描繪。幾天前，由中國航天科技集團(tuán)公司六院自主研制的重型運(yùn)載火箭500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)首次燃?xì)獍l(fā)生器-渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)取得圓滿成功。
500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)是我國可預(yù)見未來研制的最大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)支撐未來發(fā)展具有重要意義。“除了噸位大，該型發(fā)動(dòng)機(jī)是我國首臺(tái)全面采用數(shù)字化技術(shù)研制的大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。”六院11所所長李斌介紹。
數(shù)字化三維設(shè)計(jì)為“快”而生
“研制這款發(fā)動(dòng)機(jī)，不少技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到世界一流，攻關(guān)難度可想而知。”該所副所長劉站國感慨。
為化解技術(shù)跨度大帶來的研制風(fēng)險(xiǎn)，國防科工局和集團(tuán)公司創(chuàng)造性地提出增加“關(guān)深研制階段”，即開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案深化論證。在此基礎(chǔ)上，六院提出了關(guān)深階段與研制并行開展的思路。但是，短時(shí)間內(nèi)如何并行完成這兩大方面工作呢？
“想要快，只能從改變?cè)O(shè)計(jì)流程和研制手段中找出路，而數(shù)字化就是一劑良方。”劉站國說，正是在這樣的背景下，采用數(shù)字化三維模式設(shè)計(jì)重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的思路應(yīng)運(yùn)而生。
新設(shè)計(jì)模式有點(diǎn)“甜”
以重型發(fā)動(dòng)機(jī)研制為契機(jī)，六院全面推行全三維數(shù)字化研制模式，在搭建和完善廠所數(shù)字化平臺(tái)的基礎(chǔ)上，組建了發(fā)動(dòng)機(jī)總體牽頭的重型發(fā)動(dòng)機(jī)IPT（集成產(chǎn)品開發(fā)）團(tuán)隊(duì)。
其中，11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由總體室、專業(yè)室、信息中心和標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)人員組成，平均年齡31歲。
他們是數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的擁躉者，更是推動(dòng)者。在短時(shí)間內(nèi)，他們制定了20余項(xiàng)數(shù)字化管理規(guī)定，完成了總體方案的深化、骨架模型的發(fā)布和三維模型設(shè)計(jì)下廠。
主任設(shè)計(jì)師楊亞龍介紹:“通過三維設(shè)計(jì)，在模裝階段消除了發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配過程中的干涉問題，促進(jìn)了組件級(jí)與系統(tǒng)級(jí)多學(xué)科仿真，使邊界條件、載荷情況與約束條件更為真實(shí)，仿真結(jié)果更加可信。
同時(shí)，在設(shè)計(jì)中工藝提前介入，最大程度地避免了操作流程反復(fù)，實(shí)現(xiàn)了工藝與設(shè)計(jì)并行。設(shè)計(jì)人員在論證過程中對(duì)方案優(yōu)化的熱情也大大增加了。”
“從實(shí)際來看，數(shù)字化確實(shí)讓產(chǎn)品做得更可靠了。”重型組組長高祖興舉例說，“推重比是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要指標(biāo)，這個(gè)數(shù)值越大就意味著發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生的推力越大。以往發(fā)動(dòng)機(jī)只有在真實(shí)產(chǎn)品出來后才能確定這個(gè)值，重型發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，可隨時(shí)監(jiān)控、調(diào)整組件分配值直至滿足要求，從而使重型發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比達(dá)到世界先進(jìn)水平。”
此外，通過數(shù)字化設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)重要組件渦輪泵的效率也比以往顯著提升，而且僅用一年多時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了所有結(jié)構(gòu)的三維模型下廠，相比以前縮短了一半時(shí)間。新模式的“快”讓生產(chǎn)廠的主管工藝人員也大為驚嘆。
推動(dòng)人才建設(shè)和矩陣式管理
上世紀(jì)90年代，波音公司在777上首次成功實(shí)現(xiàn)全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造，團(tuán)隊(duì)協(xié)作和并行設(shè)計(jì)是其精髓。
我國以往發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)采用串行模式，更側(cè)重個(gè)人把關(guān)的流程。為適應(yīng)新模式，11所進(jìn)行了深入探索，逐漸形成了“IPT可以離開數(shù)字化，但數(shù)字化離不開IPT”的共識(shí)。
采訪中恰逢重型IPT團(tuán)隊(duì)進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，投影儀上顯示的三維模型在設(shè)計(jì)人員操作下時(shí)而翻轉(zhuǎn)變形，時(shí)而組合分解，設(shè)計(jì)和工藝人員圍坐一起，熱烈討論著發(fā)動(dòng)機(jī)裝配和運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)方案。其間，楊亞龍幾次提到“要有數(shù)字化思維”、“要建立數(shù)字化配套規(guī)范”……
對(duì)于他和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)這批“吃螃蟹”的人來說，數(shù)字化帶來的甜頭可謂鮮美的螃蟹肉，但蟹肉可口也不是沒有扎過嘴。扎嘴的事歸根到底是觀念轉(zhuǎn)變的問題，楊亞龍說：“數(shù)字化不應(yīng)是設(shè)計(jì)人員‘剃頭挑子一頭熱’，提高整個(gè)鏈條的數(shù)字化程度迫在眉睫。”
這個(gè)問題也是李斌一直在思考的，“在重型發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化工作開展初期，我們組建了由總體室牽頭、多部門人員組成的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，從基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)、三維建模軟件培訓(xùn)、數(shù)字化規(guī)范制定等方面開展工作。目前，這支隊(duì)伍已經(jīng)成長起來，成為推動(dòng)數(shù)字化設(shè)計(jì)工作的中堅(jiān)力量。”后續(xù)，如何加大數(shù)字化人才培養(yǎng)力度和資源配置，進(jìn)一步探索型號(hào)產(chǎn)品的矩陣式管理模式，最大限度地發(fā)揮這一新技術(shù)模式的優(yōu)勢(shì)，成為擺在他案頭的重要課題。