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空间有翼飞行器虚拟设计与数字化仿真平台 计算机技术和通信技术，特别是计算机辅助CAx技术的迅猛发展，极大地拓展了制造业的深度和广度，产生了一系列创新性的制造理念、管理模式和制造技术，如虚拟产品研发（VPD）、仿真流程及数据管理（SDM）、计算机集成制造系统（CIMS）、并行工程（CE）、精益生产（LP）、准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、快速原型制造（RPM）及基于网络的协同设计和协同制造、产品数据管理（PDM）、产品生命周期管理（PLM）等。同时使得在产品开发的不同阶段运用数字化模型描述产品，并对产品进行设计、开发、评价、修改成为可能。特别是虚拟产品设计VPD、产品全寿命周期PLM系统和基于网络的产品描述模型，为产品质量保证奠定了技术基础。 数字化产品开发实质上是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并实现产品开发全过程的数字化，从而避免使用物理模型的一种产品开发技术。产品模型数字化的目的是通过建立数字化产品造型，利用数字模拟、仿真、干涉检验、VPD分析等数字分析技术，集成和完善设计方案，提高产品开发的效率和产品的可靠性，并最终为基于网络的协同设计制造提供数字化产品模型和制造信息。 空间有翼飞行器是典型的军工产品，在未来空间安全体系中举足轻重。自二十世纪40年代V－1空间有翼飞行器问世以来，空间有翼飞行器至今已经历了60多年的发展历史。我国的空间有翼飞行器从引进仿制、改型提高到创新开发，经过几十年的发展历程，按型号系统分类进行研究、设计、试制、试验，并和小批量生产相结合，走出了中国自己的道路，取得了举世瞩目的成就，但是在信息技术引领时代潮流的21世纪，我国空间有翼飞行器数字化工程还远未达到实际应用的要求。 一方面，数字化建模是空间有翼飞行器产品数字化设计的关键。 在空间有翼飞行器设计中，目前虽然已经普遍使用了CAD等先进手段，但基本上是不同的分系统采用各自的软件。空间有翼飞行器数字化建模要求从早期的几何建模（线框建模、曲面建模，实体建模），逐步发展到现在的基于特征的建模和参数化建模。不仅提供完备的空间有翼飞行器部件产品几何形状的数据，而且还可以提供反映产品设计、制造意图的工艺及性能等要求的数字化信息。 另一方面，空间有翼飞行器数字化必须把空间有翼飞行器当成一个整体来进行设计，把各个分系统的物理特性、技术特点、设计程序等工作过程加以集成，形成具备空间有翼飞行器数字化设计、制造、试验验证一体化的数字化设计系统，并将各种软件集成在一起而形成。利用该系统可完成空间有翼飞行器总体方案设计，实现总体性能指标的分解与综合，使研制流程得到集成。 随着VPD技术的不断成熟，空间有翼飞行器的研究工作重心已经逐渐由早期的物理模型研究向数字样机转移。目前，空间有翼飞行器部件级的计算机模型仿真已经日趋成熟，大大提高了我国空间有翼飞行器的设计能力，为我国空间有翼飞行器的多次成功发射做出了突出的贡献。但是如何将VPD技术进一步深入到产品研发的各个阶段，利用仿真技术达到创新设计、优化设计的目的是我们面临的课题。 众所周知，空间有翼飞行器的设计与仿真涉及的学科广泛，如推进技术、航天动力学、空气动力学、结构力学、工程热物理、工程控制论、电子技术、计算机技术等。大量国内外实践证明，仿真流程及数据管理（Simulation Process and Data Management, 简称SDM）为空间有翼飞行器总体设计提供了一种有效手段。SDM用分布式计算机网络技术来集成各个学科（子系统）的知识，组织和管理设计过程，充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，规范设计流程。 MSC.Software软件公司作为全球最大最优秀的VPD软件和咨询服务的供应商，拥有丰富的工程软件资源和丰富的软件集成能力。这些技术储备在专业分析、系统集成、设计方法等方面，为构建空间有翼飞行器数字设计/仿真平台奠定了坚实的基础。 随着MSC软件在中国的不断推广，在航天系统已得到大量的应用并取得了丰硕的成果。目前，大量空间有翼飞行器数字设计/仿真平台各分系统的设计、仿真和集成应用软件主要由MSC.Software公司和航天科工集团提供，MSC.Software公司的商业工程软件，如用于多学科分析的软件MD Nastran，多学科仿真平台SimXpert, 机构运动学仿真软件MSC.Adams，系统控制系统软件MSC.Easy5等，在空间有翼飞行器的结构强度、刚度、动力性能、运动特性、控制等方面被最广泛地应用，大大提升的功能化数字样机的效率，为飞行器的优化设计提供了强大的利器。 随着仿真技术的广泛应用，为了更好地管理仿真数据和流程，提升企业生产力水平，空间有翼飞行器数字设计/仿真平台的建设变得十分必要，MSC公司的SimManager正是这样满足要求的平台架构系统，它基于Web访问系统，采用B/S架构，可实现空间有翼飞行器总体和部件设计过程的自动化、一体化；具备总体和部件设计、分析软件调用、仿真结果分析和报告生成等集成功能；提供空间有翼飞行器设计过程的需求管理、方案优选以及参数集成方法及手段；实现仿真数据、模型、流程的管理、谱系追踪、重利用等，形成丰富和专业的知识库。作为设计人员的辅助设计分析和决策工具，对最终形成空间有翼飞行器总体设计的集成方案提供强有力的手段。 本文来源：https://www.dywdw.cn/0947f2f34693daef5ef73de8.html
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2023-02-27
