2009-05-21 14:22:16 来源:万方数据
发展具有核心竞争力的中国航空工业是当前的重要任务,而加快发展我国航空工业的关键是全面增强企业自主创新的能力。
目前国内航空业正处于高速发展的黄金时代,大型飞机及新型战机等项目为我们提供了难得的发展机遇。但长期以来,我国航空企业的技术创新一直是引进、吸收、模仿,改进一个模式,为实现航空工业在21世纪的突围和振兴,加强关键技术预研和重点型号研制中的自主创新和主动创新,掌握自主知识产权是发展航空工业的必由之路。计算机辅助创新(CAI)以其先进的创新理论和方法及其高效的创新设计平台,整合先进的仿真,管理等技术,将是我国航空工业走向自主创新的有效途径。
国内外研究现状
传统的CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术对帮助航空工业缩短型号研制周期、降低科研成本起到了关键作用,但这些CAX家族的技术不能预测产品的技术发展趋势、不能保证设计出的产品是否满足需求、不能保证产品投入市场是否具有竞争力,因此前些年来,我国航空业以引进、吸收、模仿、改进这样一个发展模式,传统的CAX技术无法保证产品的创新性,而计算机辅助创新(CAI)技术将填补CAX家族的空白,帮助航空企业提高研发人员的原创能力,并以有效的创新方法和高效的创新设计平台在研发过程的早期阶段突破专业思维定势.获得创新的解决方案。
CAI技术是将创新理论(TRIZ).本体论、知识管理理论以及现代设计方法学和计算机软件技术相结合的产物。运用CAI技术进行创新设计,同时运用 CAX家族中的其它产品对创新的设计概念进行计算机图形化,辅助以仿真、质量管理、精益制造等技术,必为航空工业的发展带来革命性的发展。TRIZ是 CAI的核心理论,而应用CAI设计平台解决创新问题的时候,我们要遵循人类思考问题的方式,那就是要经过分析问题-分解问题-解决问题-评价问题解决方案-形成知识这样一个过程,CAI设计平台同样也遵循这样的思维模式,具有系统分析、问题分解、解决方案、方案评价,知识管理以及形成专利这样六大模块,是目前世界上最先进的创新设计平台。
TRIZ理论和CAI技术已为国外的航空工业带来了巨大的经济价值。我国航空工业应用TRIZ理论和CAI技术起步比较晚,近2年来,中国一航集团正在逐步学习和应用TRIZ理论以及CAI技术。2007年到2008年,中国一航集团面向研发生产一线科研人员,组织以TRIZ为主的技术创新方法培训。
航空工业领域创新案例分析
中国一航集团组织的一航总师班在学习TRIZ理论和CAI技术时,科研技术人员带着航空工业不同领域的实际的工程问题,他们应用创新的思维方法和创新设计工具,解决了困惑多年的技术难题,打破了遏制航空业发展的技术瓶颈。
飞机壁板结构减重
在解决任何问题之前,要对工况有一个详细的了解。机翼壁板是机翼承受外部气动载荷的主要承力构件,与周围结构连接成整体,把外载荷传递分散到各部位,对机翼外型起保持稳定和定位、为机翼燃油提供贮存和保护作用。目前壁板结构是采用铆钉把桁条与蒙皮连接起来,两块壁板之间用对接板通过螺钉连接成一大块壁板。其结构重量过大,超过允许值。
解决问题之前,我们要进行建立系统组件模型,这里和传统的系统模型有所不同,系统组件模型的建立是为了便于应用CAI设计平台进行创新设计时的功能分析,系统组件模型包括超系统、系统组件以及子系统组件。
如图1所示,系统组件模型包括了机翼内燃油以及周围结构,系统组件模型以及功能分析着眼于系统的功能而不是结构,功能分析的目的是找到系统的薄弱环节和系统内存在的多对矛盾,通过对薄弱环节的改善和矛盾的解决,从而提高系统的功能,这里有必要强调的一点是,系统组件模型和传统设计的系统组件模型不同之处是超系统组件,传统设计中的系统模型不包括周围环境结构或系统作用对象,比如建立传统飞机机翼系统组件模型时,不会考虑周围的机构和机翼内的然后。

图1 系统组件模型

图2 系统结构模型
图2是系统结构模型,通过系统结构模型我们很直观的找出系统组件之间作用关系,便于我们在建立复杂的系统功能模型的时候,能够更加容易查找各个组件之间的作用关系。

图3 系统功能模型
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