航空制造业计算机技术的应用

刘燕南

【摘  要】随着科技水平的不断提升，计算机技术被应用在越来越多的领域，特别是在工业生产过程中。航空制造业对我国的国防至关重要，而信息化和智能化是先进航空制造技术的基础。论文阐述了计算机技术在航空制造业中的应用现状，主要涉及数字设计技术、集成技术、数控加工技术等方面。

【Abstract】With the continuous improvement of science and technology， computer technology has been applied in more and more fields， especially in the process of industrial production. Aviation manufacturing industry is very important to China's national defense， and informatization and intelligentialize are the foundation of advanced aviation manufacturing technology. This paper expounds the application status of computer technology in aviation manufacturing industry， mainly involving digital design technology， integration technology， NC machining technology and so on.

【關键词】航空制造;计算机技术;应用

【Keywords】aviation manufacturing; computer technology; application

【中图分类号】V260.6                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）03-0172-02

1 引言

随着信息技术的飞速发展，航空制造业也发生了巨大的变化。与传统制造技术相比，现代航空航天制造具有数字化、无边界、无纸化、集成化、国际化、高精度、高度协作和其他新功能。可以说，航空制造业的每个部分都有计算机技术的应用，现代信息技术独特地促进了航空业的发展。当前，国际和周边形势的发展给中国航空业带来了巨大压力，也带来了前所未有的机遇。对国防和经济发展的迫切需求，对航空航天业提出了开发更多新型飞机和各种性能优异的飞机的要求。本文介绍了中国航空技术的发展现状，并指出了未来的发展趋势，重点是促进数字设计制造技术，数控集成技术和处理技术的推广和应用。

2 航空制造业的发展现状

2.1 航空制造业的现状

中国的航空航天业已经发展了几十年，在国家的一贯关注下，它已经建立了一支勇敢而科学先进的研究和生产团队，同时建立有一个大型的、专业支持的研究和生产基地。航空制造部门在预研究、关键模型研究和新技术推广方面取得了丰硕的成果。一些大型航空工厂通过模型转换和分包引进了许多先进技术和加工厂。一些工厂拥有初步的先进技术，如本地计算机网络、信息集成技术、无纸化远程设计和制造以及并行工程。整个航空航天工业基本上都具有第三代战斗机和第二代支线喷气机以及它们的支撑设备的研究和生产能力，以及一定的制造实力。

2.2 航空制造业的发展趋势

尽管在过去的几十年中，中国的航空制造技术已经奠定了坚实的基础，但是鉴于高科技和高投资的新型航空产品以及其快速的研发能力，大规模生产和快速批量生产，中国的航空航天储备似乎仍然不足。中国航空制造快速转换技能很弱，新航空产品的开发周期过长，难以满足迫切需求，升级武器装备，发展民航运输。不论是个人专业知识或技术水平方面，与世界发达国家相比，仍有很大差距。为了满足航天产品开发的需求，中国航天工业需要抓住机遇，加快发展。当前，我们应集中精力开发用于航空航天产品和辅助产品的大规模生产的制造技术，并推进对用于下一代航空航天产品开发的制造技术的研究[1]。

3 计算机技术在航空制造业的应用

计算机技术在航空航天制造工业的发展中起着重要作用。现阶段，计算机技术被广泛用于航空航天制造领域，从而促进了航空技术的发展。由于飞机结构具有高度的复杂性，巨大的体积，特殊的材料，高度的加工难度和高度的精度，计算机和数字控制技术的使用保证了产品的质量并提高了制造生产效率。在机械加工方面，飞机零件的形状非常复杂，表面也需要特殊处理，而数字化设计技术、仿真模拟技术和现代集成技术的使用则确保了加工的稳定性并提高了工件的精度。

3.1 数字设计技术

以飞机组装过程为例，过去使用的是模拟尺寸，如模板、模具线和原型，方法、效率、准确性和产品质量都较低。现在借助计算机对装配协调过程使用数字量转移过程进行了改进，显著提高了该过程的效率和准确性。无论装配的类型如何，协调过程都取决于设计，因此，改善匹配和协调过程必须从设计开始。

数字设计技术包括CAD/CAM技术，计算机技术，网络数据库基于信息集成技术的发展，主要内容是产品的数字化定义，虚拟装配和并行技术。数字产品的定义是使用计算机进行描述和定义新产品的研发，旨在数字化产品的整个生命周期，定义和描述该产品所包含的信息，以及这些信息之间的相互关系。产品介绍数字组装是指通过计算机实施对数字定义的产品零件执行虚拟装配，确定航空零件的装配尺寸是否合适。在设计过程中尽量减少任何不当的因素并减少制造过程中的变更和返工。得益于数字设计技术，波音777的开发周期减半，分别降低成本25%和75%缺陷和返工率，显著提高了产品质量。在波音777飞机上在开发和制造过程中的成功应用突显了数字设计技术的重要性[2]。

3.2 仿真模拟技术

开发现代计算机仿真技术以在设计实际系统之前对各种假设的系统性能进行实验研究。另外，现代计算机仿真技术的发展已经超出了实验技术的范围，并已发展成为一种现代设计技术和方法。使用该技术可以在产品实现之前对设计理念、潜在产品性能、軍事价值、使用效率和适用性的程度进行研究和评估。这样可以大大降低产品开发的风险和时间，并降低研发成本。随着多媒体技术的应用，计算机仿真技术已经从数据分析和图像仿真发展到创建虚拟现实系统，以实现虚拟设计和虚拟生产[3]。

虚拟现实技术（VR）是一种新型的人机界面。用户可以使用虚拟现实系统沉浸在计算机生成的虚拟环境中并与之交互。VR可以描述为将人与信息融合在一起的科学，它由三维空间和交互式计算机生成的环境组成。这些环境可以是真实的模型或虚构的世界，其目的是通过虚构的经验传达信息。

在产品概念中，设计人员可以使用VR技术和岩土工具在称为虚拟设计的虚拟环境中执行数字化操作。虚拟设计技术可以使设计师以自然的人为行为与计算机系统进行直观的交互，从而有助于加快设计过程并充分利用设计师的创造性思维。在设计中使用VR还可以最大程度地减少使用昂贵的物理样本和过渡原型，并降低成本。在产品测试过程中，安装和调试“软模式”的虚拟设计和制造为测试创造了非常好的条件，并且避免了过去重复的物理样品生产设计过程，这对于降低产品成本非常重要。

3.3 计算机集成技术

由于航空航天产品的开发周期更长，结构更复杂，精度要求更高，使用寿命更长，售后条件更复杂，因此，相比于其他工业产品的研究，开发和生产需要国际合作。因此，对于航天航空产品的生产制造而言，综合性技术的重要性不言而喻，尤其是在计算机集成技术方面。计算机集成技术是指利用计算机技术将数字控制单元的处理、编程和CAD图集成为一个整体，以确保产品的质量，并在很大程度上降低生产和开发成本。

现代集成技术包括信息、流程和公司集成。基于现代集成技术，航空航天产品可以实现全球生产、网络以及数字化生产和制造。例如，在波音公司实现了波音777的研发和生产之后，公司开始了飞机结构和控制方面的计划，主要围绕用户的统一管理和信息收集，设计和生产直至最终交付形成。现代集成技术可以解决传统单个数据源中存在的各种问题，实现对产品数据的统一管理，确保所需的信息统一性、有效性、协调性、完整性和安全性等，同时也将制造、销售、服务等过程集合在一起[4]。

4 结语

综上，随着社会的进步，航空航天业对环境保护、节能、轻量化和可靠性的需求日益增长。航空制造技术始终是航空产品开发和生产的重要技术基础。先进制造技术的发展日新月异，许多技术有机地融合在一起，其发展的总体趋势是自动化、灵活化、集成化、智能化、全球化、虚拟化和网络化。作为最早结合计算机技术的行业，计算机技术显然促进了航天工业各个方面的变化。计算机技术每天都在发展和变化，航空制造业只要充分利用各种新兴计算机技术，必然会提高其技术水平和生产实力。航空制造技术必须不断提高其技术水平和制造实力，结合不同领域和先进技术，以满足航空航天工业快速发展的需要，满足社会需求。

【参考文献】

【1】郭恩明.我国航空制造技术的现状及发展趋势[J].航空制造技术，2002（01）：27-29+58.

【2】白小文.计算机技术在航空制造业中的应用[J].科技创新与应用，2015（17）：69.

【3】杨海成.计算机与航空先进制造技术[J].航空计算技术，1998（03）：5-8.

【4】王庆利.论计算机技术在航空发展过程中的创新与应用[J].信息与电脑（理论版），2016（12）：94-95.