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航天技术的智能之路

跟着信息技巧的成长,航天产品在研制历程中实现一体化、集成化已作为国家层面的一个紧张命题被提到显明的位置。而这样的成长趋势,使得航天产品有别于之前产品最显明的特性便是体积越来越小、重量越来越轻,开拓周期越来越短。而要达到这样的成长需求,海内航天领域还有较长的路要走,欣慰的是,我国已经走在了路上!

小轻短是成长趋势

众所周知,航天领域的产品信息化水平利用程度一样平常都极高。而跟着信息技巧的成长,航天领域更是提出产品要走小、轻、短的成长路线。即产品体积小、重量轻,开拓周期短。诸如,近期航天领域提出要研制芯片式的卫星。这种卫星在设计方面,体积要比电脑主板还小。而该芯片届时会插到卫星发射的主平台,并在卫星发射后经由过程扭转的要领实现卫星支配,包管卫星在单个芯片上实现以往的所有功能。这样的设计会把以往体积较大年夜的同类产品经由过程对布局和功能的集成来实现,是以对产品加工的集成性和繁杂性就会提出很高要求,并对产品的轻量化要求越来越高。

海内航天领域,针对部分产品为实现体积小、轻量化的历程中所做的较多的集成事情是:把产品的功能部件切入到布局里,而在布局上打很多补洞。同时经由过程对全部加工的变形节制,实现功能部件的集成;随后去除集成品上的多余材料。值得一提的是,海内企业在部分集成部件方面,可现实最高可达97%的去除率。也即终极出来的材料重量可能只有质料总重量的3%。 此外,航天领域在轻量化方面对选择相宜伙料的要求分外严格。例如碳纤维因其具备高强、耐腐特点被广泛利用于地面上利用的产品。然则在高空情况中,这种纤维假如不做任何防护的话,会快速被烧蚀掉落,然后全部布局就会解体。

近日,美国开拓出一款适用于航空航天领域的3D打印聚合物材料OXFAB-ESD。OXFAB-ESD是一种加碳的新材料,它具有高强度、低重量的机器机能,并具有耐化学性、耐低温和高温、耐辐射性及优良的耐磨损机能。尤值一提的是,它的强度优于锻造铝、镁和尼龙。可预见,它对功能繁杂、轻量化布局的航空产品的机能提升即将孕育发生重大年夜而积极的影响。然则海内企业在这方面鲜有案例。

周期短也在寻衅着航天产品临盆研制的极限。今朝,国内外全部卫星的研制周期一样平常是2-3年光阴。然则,国外航空航天企业近来提出新的目标,即拟订产品要达到3周设计,3个月设置的目标。3年的生命周期或将是以变动。航空航天产品对各类机能指标的要求分外高,海内是否能适应这种成长趋势,拭目以待。

指出这种寻衅是极限的案例有:海内对大年夜飞机的研制,从立项到现在将近10年,然则成长并不是让人实足知足。从这点可见航空航天工程的繁杂性。而在卫星的设计中,即便基于云平台,执行产品化、系统化,然则到现在为止没有任何两颗卫星的设计完全同等,这个对制造技巧只能提出越来越高的要求。周期短应对越来越繁杂的机能设计,任重而道远。

急需做的事情

若何降服艰苦,实现航天产品小、轻、短的集成上风,并极大年夜缩短产品的开拓周期?实际上,航天领域已经斟酌这些问题。实施历程中,海内企业把互联网作为技巧手段,并结合航天产品的特征,经由过程产品特点和技巧前提互相匆匆进,并互相转化的历程,徐徐探索出新的产品技巧立异模式,并开始动手构架新的产品开拓体系。

工艺设计的技巧支撑

传统制造模式下,航天产品在全部临盆历程均环抱产品型号需求来做相关研发。而在产品研制历程中经由过程持续投入制造设置设备摆设、制造资本用以包管产品研制正常运行。时代,在环抱产品研制的全部治理流程中所有的产品设计都邑引起工艺的立异,以及治理模式的立异。

随之而来的问题是,新的流程终极要共同到新的资本设置设置设备摆设摆设上。这样就会呈现问题,亦即设计必要什么样的工艺才去研发什么样的,有什么样的工艺才去研发什么样的设置设备摆设,而终极导致工艺和设计协同方式不同等,从而致使设计对工艺技巧的支撑效果不佳,而呈现研制产品历程中外协能力和自身设计能力均滞后的征象。

海内航天领域某企业,在产品的工艺设计阶段依托信息技巧的支撑,把要设计的多种产品分成不合类型今后所作出的考试测验是,根据航天器的繁杂性,经由过程虚拟仿真技巧,把产品原件或事情模块拆解成不能再小的器件,从中找出系统集成的同等性,基于此勾建更高效率的、专用化的,定制化的系统,并涵盖加工设备的每一步事情流程。这样的工艺设计使得设备加工历程中更具针对性,数字化系统的加工能力也因设计需求引发出来。

同时,航天领域某企业的工艺设计使用3D设计模型,把设计信息直接集中过来,然后规范标准。在详细操作层面,经由过程技巧手段直接提取设计历程中的信息,包括卫星等产品的加工特性、尺寸,标准的公差等。随后在3D系统历程中使用仿真对象指示全部的产品临盆流程。这样在临盆实际历程中可以实现信息流能够直接到车间再到查验阶段,然后到试验点终极把信息再次反馈到设计端,从而对全部产品进行持续改进。

这样做的紧张性在于实现流程定制和流程分离的目的。流程定制的感化在于把产品设计历程中一些通用的工艺分离出来。流程分离偏重于把工艺的变量和不变量进行一个差别,然后把工艺设计中变更的部分经由过程仿真优化的手段来进一步完善,并对工艺设计参数进行固化,这样就可以对全部临盆流程进行信息管控并进行全局性的指示。

临盆流与信息流交融

经由过程上面的阐发可知,工艺设计对全部临盆流程优化有着积极的感化,尤其是对付产品小、轻、短的上风发挥起着先导感化。

对付航天产品而言,在临盆流程方面分外重视两个尤其是第二个历程:第一历程是从原材料变成产品的历程,另一历程则是从设计的信息变成终极产品的历程。尤值关注的是,要把第二历程完全交融在第一历程中。

所谓的临盆流与信息流交汇意会,指的便是这两个历程的交融。而要达到二者的交融,实际上便是必要赓续的把人类所理解的信息加载到原材料上,也便是说把人类的理解思惟从新归天到原材料上。

航天产品的临盆流程涉及诸多法度榜样,而临盆流与信息流的交融在以下方面起着抉择性的感化。

制造历程和产品机能指标离不开临盆流与信息流的交汇交融,尤其是对信息化要求较高的航天产品。

以任何航天器件而言,实际上在全部制造流程中,进行的均是信息的通报。它的通报条件是设计与制造流程深度交融。详细实践层面是:首先,经由过程设计师的思路并经由过程电脑进行信息系统层面的记录。其次,经由过程信息系统和物理加工系统发生关系,并引发设计师的思路。着末,孕育发生设计者想要的实际产品。

基于此,产品在光阴、空间的变更历程会游刃有余,并分外适应产品在制造流程中进行体积小、轻量化、周期短的集成化制造。而制造历程得以在无缝交流中进行,产品机能指标必将经受得住全局优化的磨练。

制造流程之外,航天产品在其他方面也离不开临盆流与信息流的深度交融。例如拉动全部车间运行历程中孕育发生的配送机制。因诸如卫星、航天器是离散制造产品,配送机制只有经由过程信息驱动方可更轻易实现采购、配送的多个方面的集成化治理。

在这些方面,海内航天领域重点企业,因信息技巧的支撑,全部临盆配送周期可以较传统配送缩短30%-40%,且月配送可以节约900分钟的关键设备使用率。

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