大型航天器地面支持设备智能平台建设和应用

张玉美，张锦莱，杨 帅，曹 琛

(天津航天机电设备研究所 天津市宇航智能装备技术企业重点试验室，天津 300458)

0 引言

大型航天器地面支持设备主要用于卫星在总装或部装时整星或部件的长期和短期停放、设备安装和测试，是卫星在总装或部装时最常用的地面设备。大型航天器用地面支持设备——架车研制经历了从无到有、种类由单一到繁多的过程，航天器生产模式已经慢慢向信息化转型[1-5]。传统的设计手段已经不能满足现有科研生产模式和管理水平的需求,现有科研生产进度和先进信息化手段的矛盾日显突出[6，7]。因此，为了应对新的研制任务，有必要开发一款智能设计平台。智能设计平台建设设计的意义在于列出全部的规范化的架车产品，以最少的规格型号来适应未来航天器多型号发展的需要。

智能平台的建设是保证航天器地面支持设备质量可靠性的客观需要和重要手段[8]。本文以大型航天器地面支持设备——架车为例，介绍为架车标准化建设和数字化建模相结合构建的研制平台，从而更大程度上缩短架车的研制流程，为大型航天器的测试和转运提供保障。

1 大型航天器地面支持设备——架车的需求分析

架车是航天器地面支持设备中数量最多的设备之一，在航天器研制中，每颗星(船、舱)一般要求保证有多套架车，未来每年有多颗星船需要发射或研制，面对航天器新的总装需求，实现总装地面机械支持设备的通用化、系列化、自动化、模块化是一个迫在眉睫的任务。架车作为星体装配的支持设备一般研制周期较短，为了应对短周期的研制任务，有必要开发一款智能设计平台，来提高设计师的快速设计能力。

2 架车传统设计方法

目前架车主要分为三类：整星垂直停放架车、舱板翻转架车、太阳翼翻转架车。架车设计已经达到了一个瓶颈状态，具体表现为产品种类多、研制周期短、设计周期长、批量小、人员投入比大、差错率高。造成这些问题的主要原因在于需求周期短、结构多变和设计软件数字化程度不高。具体来说存在以下问题：

(1)三维模型零部件之间没有关联，对于同种类型的产品无法实现快速设计。

(2)二维图与三维模型没有建立起一一对应的关系，导致二维图出图速度慢。

(3)建模过程参数填写过多，导致大量重复性工作，最终导致产品设计效率降低。

(4)架车的设计过程没有固化下来形成规范，影响设计和出图效率。

因此，非常有必要对架车数字化设计平台进行开发。

3 智能设计平台建设

基于CREO的航天器地面设备智能设计平台开发的关键技术主要有参数化读写、装配层级信息的提取等。航天器地面设备智能设计平台的功能框架如图1所示。

图1 航天器地面设备智能化设计平台的功能框架

3.1 软件登录

软件登录界面如图2所示。

图2 登录界面

3.2 加载模型

利用加载模型模块，设计师根据技术要求首先双击选择相应的架车类别，然后相应的架车就加载到软件中，如图3所示。

图3 加载三维模型

3.3 技术参数输入

模型加载后，设计人员根据研制技术要求输入技术参数(如图4所示)，技术参数输入后，点击确认信息无误并更改后，架车模型会根据参数进行更新。

图4 技术参数输入

3.4 材料批量修改

由于航天产品使用材料品种多，以往三维软件都是对每个零件进行材料编制，而且不能选择材料，而是由设计师手动输入，存在输入错误的风险，同时手动输入大大延长了设计周期，而智能设计平台提前将航天器常用材料及标准号输入到软件中，设计师可以为零件手动选择相应材料，同时，智能设计平台可以以部件或组件为整体，进行材料的批量快速选择，大大缩短了设计周期，批量材料修改如图5所示。

图5 批量材料修改

3.5 图纸数量检查

图纸数量检查模块的功能是方便设计师快速识别二维图的缺失，此功能的增加可以缩短设计师一天的时间，同时保证了图纸的完整性，避免后期通过更改单进行零件图纸的增加，同时，缩短整个产品的研制周期，图纸数量检查功能如图6所示。

图6 图纸数量检查

4 智能设计平台的应用效果

智能设计平台推广使用之后，设计师仅需在加载模型后进行技术参数输入，再根据具体技术要求进行架车局部修改和材料批量修改就能完成架车的智能化设计。智能设计平台的三维模型和二维图进行了关联，三维模型的修改驱动二维图变化，保证了三维模型和二维图纸的一致性，从而降低了设计师因为忘记更改二维图而产生的错误。通过智能设计平台的应用，使架车的设计周期缩短了30%左右，同时，大大提高了出图效率，保证了三维模型和图纸的一致性，从而缩短了产品的研制周期，为航天器的装配提供了有力保障，对于企业具有重要意义。