航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制的加速器虛擬仿真技術(shù)資料

航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制的加速器虛擬仿真技術(shù)資料什么是虛擬仿真?虛擬仿真旨在提供一個(gè)強(qiáng)有力的數(shù)字建模與仿真環(huán)境，使產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、裝配、試驗(yàn)、維護(hù)等均可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，為產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段提供支持，幫助企業(yè)能夠在設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品制造的全過程進(jìn)行虛擬集成，預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和制造可行性，達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期與成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量最優(yōu)化以及生產(chǎn)效率最大化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與融入，為數(shù)字化仿真補(bǔ)充完善了人機(jī)工程學(xué)分析、沉浸式交互操作等關(guān)鍵技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展，為虛擬樣機(jī)可行性、可信度分析驗(yàn)證和遠(yuǎn)程異地協(xié)同提供了有力支撐。為什么航空領(lǐng)域?qū)μ摂M仿真如此關(guān)注?先看個(gè)例子波音777整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種適航標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的試飛，均得益于虛擬仿真相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，其開發(fā)周期從過去的8年縮短到5年，波音787進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了全球協(xié)同虛擬制造。更重要的是，虛擬制造極大地促進(jìn)了波音公司飛機(jī)設(shè)計(jì)能力的提升?！ぬ摂M樣機(jī)替代物理樣機(jī)，使設(shè)計(jì)方案修改更加便捷、靈活?！ぴ诋a(chǎn)品研制過程中，虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了整機(jī)規(guī)模的評(píng)審、跨系統(tǒng)干涉檢查，改變了傳統(tǒng)的交流模式，提高了不同學(xué)科、不同部門、不同供應(yīng)商之間的協(xié)同設(shè)計(jì)、評(píng)審的效率?！ぷ儭昂髮?shí)物驗(yàn)證”為“先虛擬體驗(yàn)”，避免將設(shè)計(jì)缺陷帶入后續(xù)研制階段，大大減少反復(fù)更改活動(dòng)，使設(shè)計(jì)一次成功成為現(xiàn)實(shí)，有效地降低了成本、縮短了研制周期。虛擬仿真為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制加速我們來看看航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的周期和成本問題：01、客觀周期長(zhǎng)每一代發(fā)動(dòng)機(jī)都要一步一個(gè)腳印，走過論證、設(shè)計(jì)、仿真、樣機(jī)、定型、批產(chǎn)、使用、維護(hù)等多個(gè)階段，這是航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品自主研制的客觀規(guī)律。02、過程反復(fù)多產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的許多裝配、性能問題往往要到樣機(jī)制作才能暴露出來。傳統(tǒng)模式下，人們被迫通過物理樣機(jī)的反復(fù)試制來優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，每一次“反復(fù)”消耗的都是“真材實(shí)料”，不僅面臨時(shí)間和成本的嚴(yán)峻考驗(yàn)，還給設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化帶來了重重阻力。航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)就像是一場(chǎng)馬拉松比賽，沒法抄近路，我們只能不斷地加速前進(jìn)。該有的階段一個(gè)都不能少，只能從減少過程反復(fù)上下功夫。從“仿真”階段入手，運(yùn)用數(shù)字化虛擬手段預(yù)先解決后續(xù)階段中的現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)問題，提高設(shè)計(jì)能力、縮短周期和降低成本成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的方向之一。虛擬仿真在航空制造業(yè)的成功應(yīng)用給了我們指引，但是相對(duì)于飛機(jī)整機(jī)制造而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能要求更加復(fù)雜，其研制過程中裝配難度更大，虛擬仿真如何為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化、研制提速提供便利呢?虛擬仿真如何加快研制進(jìn)程?虛擬仿真在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的成功程度，取決于其對(duì)真實(shí)狀態(tài)模擬的逼真程度。當(dāng)前我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域虛擬仿真應(yīng)用的重點(diǎn)研究方向是，進(jìn)行產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、裝配與維修仿真和產(chǎn)品加工過程仿真等，主要是研究如何生成可信度高的產(chǎn)品虛擬樣機(jī)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段能夠以較高的置信度預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最終性能和可制造性。01、虛擬設(shè)計(jì)三維空間布局設(shè)計(jì)給技術(shù)人員帶來更加直觀的體驗(yàn)，也使空間設(shè)計(jì)精度更高，方便進(jìn)行工位級(jí)的全方位詳細(xì)布置設(shè)計(jì)。同時(shí)，三維虛擬設(shè)計(jì)成果作為一個(gè)仿真平臺(tái)，拓展性好，可以進(jìn)行其他工藝過程模擬、綜合指標(biāo)分析等工作。02、虛擬裝配與維修仿真虛擬裝配充分利用了虛擬現(xiàn)實(shí)、CAD等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)以可視化方式研究和解決裝配的可行性、可達(dá)性，驗(yàn)證裝配工藝設(shè)計(jì)的合理性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)性和空間性問題，并對(duì)工藝方法、工裝結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)線布局等進(jìn)行修改和優(yōu)化。維修與裝配密切相關(guān)，虛擬維修突破了設(shè)備維修在空間和時(shí)間上的限制，可以實(shí)現(xiàn)逼真的設(shè)備拆裝、故障維修等操作，并進(jìn)行可維修性分析與評(píng)估。03、生產(chǎn)工藝仿真虛擬生產(chǎn)工藝仿真能夠在三維沉浸感的虛擬環(huán)境中，真實(shí)再現(xiàn)一個(gè)具體的工藝過程，并且允許用戶實(shí)時(shí)操作工藝設(shè)備或改變相關(guān)參數(shù)。例如，針對(duì)金屬材料熱成形過程的技術(shù)難點(diǎn)，從材料成形理論分析入手，通過對(duì)材料成形過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，使得基礎(chǔ)理論能直接定量地指導(dǎo)金屬材料熱成形過程，并預(yù)測(cè)不同條件下成形后材料的組織、性能及質(zhì)量，以及加工過程中可能出現(xiàn)的加工缺陷等，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)、最大限度發(fā)揮材料性能潛力。04、虛擬性能仿真隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與高性能計(jì)算機(jī)及算法的發(fā)展，虛擬環(huán)境中的建模技術(shù)趨于數(shù)字實(shí)體化，將模型置于貼近真實(shí)的虛擬環(huán)境中進(jìn)行控制、仿真和分析，可以直觀、方便地進(jìn)行動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能仿真。05、異地協(xié)同仿真三維虛擬設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝仿真、虛擬裝配與維修仿真等，均是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地協(xié)同的基礎(chǔ)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)多層次動(dòng)態(tài)多變耦合協(xié)同設(shè)計(jì)/仿真過程，需要多個(gè)廠所共同協(xié)作才能完成，虛擬制造系統(tǒng)可以提供協(xié)同仿真與優(yōu)化環(huán)境，將異地的、各具優(yōu)勢(shì)的研究開發(fā)力量，通過網(wǎng)絡(luò)和視像系統(tǒng)聯(lián)系起來，進(jìn)行異地開發(fā)，更好地服務(wù)于IPT團(tuán)隊(duì)。虛擬仿真的未來啟示1、虛擬仿真是研究與應(yīng)用緊密結(jié)合的產(chǎn)物，更深入的建模技術(shù)與材料性能研究、多學(xué)科虛擬性能仿真、一體化工程虛擬樣機(jī)綜合仿真等，均是未來的研究發(fā)展方向。2、縱觀工業(yè)領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，大都有一個(gè)從非標(biāo)準(zhǔn)化到標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展過程，虛擬仿真同樣需要更加完善、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口、評(píng)估與驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等。3、如何使地理上分布于世界各地的設(shè)計(jì)、工藝以及制造人員參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)及驗(yàn)證過程中來，建立基于Internet的協(xié)同虛擬環(huán)境是并行工程與協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。虛擬仿真的發(fā)展離不開信息化水平的提升，如達(dá)索的DELMIA、3Dexperience，西門子的Tecnomatix，伊薩的IC.IDO等軟件或軟件解決方案，均已在航空制造領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，GE也已開始布局Predix這個(gè)專為工業(yè)數(shù)據(jù)分析而開發(fā)的操作系統(tǒng)。但是軟件服務(wù)商提供的只是工具，要實(shí)現(xiàn)虛擬仿真在航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制中的工程應(yīng)用，我們必須進(jìn)一步加強(qiáng)自身的信息化基礎(chǔ)建設(shè)，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)庫，提升數(shù)據(jù)建模能力。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研制