分析直升机产品设计与工艺装备并行设计方法

杨艳

摘 要：随着科技进步，在直升机产品设计与制造上越来越多的采用信息化技术。与传统技术相比，现代设计方法更好地推动了直升机设计技术的发展，而加入了集成化软件之后对直升机制造也产生了积极影响。本文就直升机产品设计与工艺装备并行设计方法做了简要分析。

关键词：直升机产品设计与工艺 装备并行设计 分析

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0064-01

直升机制造技术一直在不断革新，近年来更是发生了根本性变革。传统直升机制造方法大多为设计成型模板，然后根据模板进行样件、零件的制作和装配，而现在的制造技术已经更多趋于数字化，样机制作、装配技术等都已与计算机技术相联系。虽然新技术的应用对于直升机制造有很大的推动作用，但同时也要求了更高的工装设计和制造技术。

作为有高技术含量的产品，当采用新技术时，即代表旧有技术即将过时，所以在设计思想、技术和方法方面都需要相关人员有质的转变，只有接受直升机制作新技术的复杂化和综合化，才能做好转变工作。

1 传统直升机产品设计和工艺装备设计过程

传统直升机在设计中常常把产品设计和工装设计分离开，两者只有呈递关系，不具备并行关系。而设计流程主要为：当确定所研制直升机的总体方案后开始进行具体设计，具体设计后完成的图纸交由制造厂商，协调好制造工艺后由其进行制造。制造厂商的工装部门将图纸上的制造任务分解后分配给各个车间，进行分别制造。可以看出，直升机的产品设计、具体设计再到工装设计、产品制造是以流水线方式进行的，只有上一环完成才能进行下一环，这种方式虽没有错误，但是增加了时间成本。

直升机的设计和生产过程分以下几个阶段：

（1）根据对直升机的基本要求进行概念设计。

（2）当概念设计通过后，开始对直升机布局进行总体设计，并对主要零件结构等进行分别设计。

（3）总体设计完成后，要对直升机工作时的各项参数、性能规划、对工装的要求等进行详细的设计，最后以设计图纸作为结论。这是直升机设计方面最重要的阶段。

（4）在正式生产前要试制产品，并进行试验。

（5）试验通过后可以将设计定型。

（6）生产定型阶段。

（7）进入生产阶段，即制造厂商开始制造直升机，工装部门根据图纸分配给各个生产车间工装任务，由其制造其中一部分，最后将各个部分进行组装成型。

2 直升机产品设计与工艺装备并行模式的形成

传统直升机设计方法采用串行方式进行，一旦某个环节出现错误，必须按顺序返回上一层重新进行相应工作，明显增加了时间成本与设计人员的负担。

而在引入数字化技术后，直升机的设计工作就由串行变为并行，总体设计、结构设计、工艺设计等可以同时进行，并可以实时制定每一个产品的信息模型，在提高设计效率和质量的同时降低了研制成本。

随着直升机型号、功能不断增加，建造周期不断压缩，传统串行设计、制造模式已经不能适应现代的节奏。唯一的解决方案就是合作。多个部门共同设计、多个厂商共同制造直升机可以大大提高效率。作为这种合作模式保障的就是一个共享资源、信息的协同工作平台，这种信息化平台可以使多个不同地方的人共同探讨设计或制造问题，同时实时跟踪进度，查询信息，使设计和制造工作有条不紊地进行。这种设计和制造方法实现了并行化，多个不同的项目同时进行，与串行方法相比，这种方法不但提高了效率，而且在出现问题后可以在同一层内查找、解决问题，不必返回上一层或更上层，更是不同专家、工程师共同解决，对于解决问题的质量和彻底性都有很大帮助。

3 传统设计流程与现行并行工程设计方法存在的不足

经过多年的直升机制造实践，传统设计方式已经形成了比较成熟的理论和相应的规范，这样在直升机设计时就有了更多的参考。但是，这种设计方法采用串行方法设计直升机，每一步骤都很繁琐，当完成几个步骤后，不但耗费了大量时间，而且设计人员也会感到疲惫，从而影响以下步骤的设计质量，这种问题在传统直升机设计中不可解决。

另外，传统设计方法的技术有限，工装设计中，设计人员仅凭大脑很难完整想象出各个零件形状及空间上的位置关系，这样在干涉检查中就不能做到全面检查，不但很难提出设计优化方案，甚至会遗漏有问题的设计。

从以上可以看出，传统工装设计的质量不高、效率较低，而采用CAD技术对直升机全机外形和内部结构作数字化模型是新型技术。但是这种技术应用在这一领域也存在很多不足：

第一，不能完全满足工装设计思路。

第二，由于直升机零件的规格、尺寸等并不是一成不变，即找不到标准模型，所以只能二次开发软件进行具体工装的三维数字化定义，效率还是达不到人们的期望。

产品和工装设计并行是应对直升机研制周期越来越短的好方式，但是由于市场、客户要求、采用新材料等原因，直升机从概念设计到定型之间难免会出现改动，因此在工装设计上也要一并修改。

工装设计变更一般分为两种：

第一，直升机内部一个小零件的增加、删除或者形状的改变都可能导致总体设计的改变，这时工装布局结构就要重新设计。

第二，对于直升机相应部件的尺寸更改，工装设计时相应的结构、位置等也要更改。

4 结语

通过将直升机产品设计、工装设计的并行性和串行性相比之后，我们会发现并行方法大大优于传统串行方法，不但节省时间成本，而且能够提升直升机质量，并行性设计方法会是以后很长一段时间内的主流方法。

在看到并行性设计方法的好处后，我们不能忽视这种方法是建立在数字化技术之上的，只有建立完善的协同工作平台，并利用相应数字化技术辅助设计工作，才能让这种方法发挥出应有的效果。

所以，各个企业、单位都要与时俱进，积极跟踪新方法、新技术，不断探索创新新的直升机设计、制造技术，从根本上提升自身的竞争力。

参考文献

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[2] 张呈林，彭名华.直升机总体设计技术的新进展[J].航空制造技术，2010（13）.

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