发动机发展与数字化工程.doc

发展发动机产业与数字化工程 陕西省西安市大庆路750号 摘要：本文通过对数字化技术在发动机产业发展历程的描述，指出中国发动机行业未来发展目标是要建立完善先进的航空发动机设计研制体系和仿真系统，是从测绘仿制到自行设计研制的跨越式战略转变。因此，大力发展数字工程及工程及体系建设是推动发动机事业快速发展的重要举措。并结合航空发动机的研制特点进行了具体说明和阐述。 航空动力技术的发展现状和趋势 航空发动机的发展可以追述到1903年美国莱特兄弟成功的首次有动力、载人飞行试验。这过去的百年从活塞式发动机到涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机先后出现，使航空器的性能跨上了一个又一个的新台阶。20世纪80年代以来以信息技术为主导的现代科学技术迅猛发展，大幅度地改善了产品的结构、生产过程和经营管理模式。信息技术的广泛应用使技术积累 — 核心机/验证机 —完善技术体系 — 经济性/多用途发展思路支持下,航空推进技术及其产业链呈现出全球化、信息化、网络化、敏捷化、虚拟化等革命性的改变和加速发展的态势。美国IHPTET 计划的目标是用15- 20年时间取得过去30～40年取得的成就，使航空推进系统能力翻一番，即推重比或功率重量比增加100%-120% ，耗油率下降30％-40％。生产和维修成本降低35％-60％。在西欧，以英国与意大利、德国及法国分别实施了先进核心军用发动机计划 (ACME-II) 和先进军用发动机技术计划（AMET），目标是在2005 -2008年验证推重比18-20、耗油率低30％、制造成本低30％和寿命期费用低25％的技术。俄罗斯的计划是在2010-2015年验证的技术，与第五代发动机相比，重量减轻30-50%，油耗减少15-30%，可靠性提高60%-80%，维修工作量减少50%-65％。 数字化技术发展现状与趋势 数字化工程经历了单项技术和局部应用—企业级集成应用—企业间集成应用三个发展阶段。从上世纪80年代末开始，在CAD、CAM、MRPII、CAE等单元技术发展的基础上，随着计算机网络技术、仿真技术和信息集成技术的发展，与数字化产品研发相关的技术，包括数字化产品定义、产品数据管理、产品协同商务等技术日趋成熟，为大规模实施产品的数字化工程创造了条件。发达国家先后制定了一系列以信息技术为主导的研究计划，航空工业率先应用产品数字化设计、 制造、管理技术。继波音公司在波音777飞机设计中全面采用数字化技术后，美国JSF新一代联合攻击战斗机项目，在网络化和数字化的基础上，联合美、英等十多个国家的几十个关联企业，实现异地协同开发，开创了一个全新的数字化产品开发模式。GEAE（通用电气公司发动机部）通过四个阶段实现航空发动机的异地协同设计和制造。普.惠公司采用团队（Team）的形式来管理发动机全生命周期内的一切经济技术活动，到目前已发展成为以并行工程为核心的集成产品开发IPD（Integrated Product Development）。罗.罗公司实施并行工程，建立了协同的计算机工作环境。包括产品和过程定义、产品定义控制、产品过程定义信息支持等三个部分，显著地缩短了产品开发周期，降低了成本，增强了产品的竞争能力。同时国外的航空和国防工业，经历了和正在进行着一场深刻的生产模式的革命-从传统的大批量生产原则向精益生产模式的转变。发达国家的实践表明，要提高发动机的研制水平，必须在更广的范围和更深的层次上应用数字化技术，建立具有核心竞争力的企业模式。 多年来，我国发动机行业在设计、制造、试验等工程领域中，大规模地推进CAD、CAE、CAM技术的应用，“十五”期间国家通过高新工程技术改造，建起了功能配套的计算机网络系统和设计、制造应用系统，行业内厂所基本实现了办公自动化。通过行业网实现了行业内厂所的信息互通。采用了PDM技术，开展了发动机数字化设计、制造技术研究，提高了设计质量和设计效率。发动机主要制造厂采用CAD/CAPP/CAM技术，开展了针对数字化生产线的技术研究，在部分发动机关键零件工装设计、工艺设计、数控加工中取得了明显效果；863/CIMS示范工程、“十五”开展的APTD研究计划、发动机综合设计集成技术与工程数据库等技术研究项目，数字化技术、条件和手段的发展，航空制造业数字化工作取得了突破性的进展。但在总体的应用深度和应用效果上尚存在较大差距，主要表现在：信息化战略规划滞后；尚未形成科学合理的数字化研制技术体系；产品设计与制造工艺的分离；数字化技术基础还相当薄弱，在相关的技术标准的制定和实施等方面，远远落后于欧美国家的航空工业。 发动机产业发展与数字化工程 中国的航空发动机制造从新中国成立至今已有五十多年的历史。从1956年研制出新中国第一台航空喷气发动机以来，经历了从修理、仿制、改进改型，到自行设计