航空發動機自主研制的加速器虛擬仿真技術資料什么是虛擬仿真?虛擬仿真旨在提供一個強有力的數字建模與仿真環境，使產品的規劃、設計、制造、裝配、試驗、維護等均可以通過計算機實現，為產品全生命周期的各個階段提供支持，幫助企業能夠在設計階段就對產品制造的全過程進行虛擬集成，預測、評價產品性能和制造可行性，達到產品開發周期與成本最小化、產品設計質量最優化以及生產效率最大化。虛擬現實技術的發展與融入，為數字化仿真補充完善了人機工程學分析、沉浸式交互操作等關鍵技術;物聯網、云計算、高性能計算機的發展，為虛擬樣機可行性、可信度分析驗證和遠程異地協同提供了有力支撐。為什么航空領域對虛擬仿真如此關注?先看個例子波音777整機設計、部件測試、整機裝配以及各種適航標準環境下的試飛，均得益于虛擬仿真相關技術的應用，其開發周期從過去的8年縮短到5年，波音787進一步實現了全球協同虛擬制造。更重要的是，虛擬制造極大地促進了波音公司飛機設計能力的提升。·虛擬樣機替代物理樣機，使設計方案修改更加便捷、靈活?！ぴ诋a品研制過程中，虛擬樣機實現了整機規模的評審、跨系統干涉檢查，改變了傳統的交流模式，提高了不同學科、不同部門、不同供應商之間的協同設計、評審的效率?！ぷ儭昂髮嵨矧炞C”為“先虛擬體驗”，避免將設計缺陷帶入后續研制階段，大大減少反復更改活動，使設計一次成功成為現實，有效地降低了成本、縮短了研制周期。虛擬仿真為航空發動機研制加速我們來看看航空發動機研制的周期和成本問題：01、客觀周期長每一代發動機都要一步一個腳印，走過論證、設計、仿真、樣機、定型、批產、使用、維護等多個階段，這是航空發動機產品自主研制的客觀規律。02、過程反復多產品設計中的許多裝配、性能問題往往要到樣機制作才能暴露出來。傳統模式下，人們被迫通過物理樣機的反復試制來優化設計方案，每一次“反復”消耗的都是“真材實料”，不僅面臨時間和成本的嚴峻考驗，還給設計方案的最優化帶來了重重阻力。航空發動機領域的競爭就像是一場馬拉松比賽，沒法抄近路，我們只能不斷地加速前進。該有的階段一個都不能少，只能從減少過程反復上下功夫。從“仿真”階段入手，運用數字化虛擬手段預先解決后續階段中的現實設計問題，提高設計能力、縮短周期和降低成本成為航空發動機領域重點研究的方向之一。虛擬仿真在航空制造業的成功應用給了我們指引，但是相對于飛機整機制造而言，航空發動機的結構和性能要求更加復雜，其研制過程中裝配難度更大，虛擬仿真如何為航空發動機的設計優化、研制提速提供便利呢?虛擬仿真如何加快研制進程?虛擬仿真在航空發動機領域應用的成功程度，取決于其對真實狀態模擬的逼真程度。當前我國航空發動機領域虛擬仿真應用的重點研究方向是，進行產品的虛擬設計、裝配與維修仿真和產品加工過程仿真等，主要是研究如何生成可信度高的產品虛擬樣機，在產品設計階段能夠以較高的置信度預測所設計產品的最終性能和可制造性。01、虛擬設計三維空間布局設計給技術人員帶來更加直觀的體驗，也使空間設計精度更高，方便進行工位級的全方位詳細布置設計。同時，三維虛擬設計成果作為一個仿真平臺，拓展性好，可以進行其他工藝過程模擬、綜合指標分析等工作。02、虛擬裝配與維修仿真虛擬裝配充分利用了虛擬現實、CAD等技術的優點，通過計算機以可視化方式研究和解決裝配的可行性、可達性，驗證裝配工藝設計的合理性，及時發現各種結構性和空間性問題，并對工藝方法、工裝結構和生產線布局等進行修改和優化。維修與裝配密切相關，虛擬維修突破了設備維修在空間和時間上的限制，可以實現逼真的設備拆裝、故障維修等操作，并進行可維修性分析與評估。03、生產工藝仿真虛擬生產工藝仿真能夠在三維沉浸感的虛擬環境中，真實再現一個具體的工藝過程，并且允許用戶實時操作工藝設備或改變相關參數。例如，針對金屬材料熱成形過程的技術難點，從材料成形理論分析入手，通過對材料成形過程進行動態仿真，使得基礎理論能直接定量地指導金屬材料熱成形過程，并預測不同條件下成形后材料的組織、性能及質量，以及加工過程中可能出現的加工缺陷等，進而優化設計、最大限度發揮材料性能潛力。04、虛擬性能仿真隨著虛擬現實技術與高性能計算機及算法的發展，虛擬環境中的建模技術趨于數字實體化，將模型置于貼近真實的虛擬環境中進行控制、仿真和分析，可以直觀、方便地進行動態和穩態性能仿真。05、異地協同仿真三維虛擬設計、生產工藝仿真、虛擬裝配與維修仿真等，均是實現遠程異地協同的基礎。航空發動機設計是一個多層次動態多變耦合協同設計/仿真過程，需要多個廠所共同協作才能完成，虛擬制造系統可以提供協同仿真與優化環境，將異地的、各具優勢的研究開發力量，通過網絡和視像系統聯系起來，進行異地開發，更好地服務于IPT團隊。虛擬仿真的未來啟示1、虛擬仿真是研究與應用緊密結合的產物，更深入的建模技術與材料性能研究、多學科虛擬性能仿真、一體化工程虛擬樣機綜合仿真等，均是未來的研究發展方向。2、縱觀工業領域各種技術的發展與應用，大都有一個從非標準化到標準化的發展過程，虛擬仿真同樣需要更加完善、統一的數據接口、評估與驗證標準等。3、如何使地理上分布于世界各地的設計、工藝以及制造人員參與到產品設計及驗證過程中來，建立基于Internet的協同虛擬環境是并行工程與協同設計發展的必然趨勢。虛擬仿真的發展離不開信息化水平的提升，如達索的DELMIA、3Dexperience，西門子的Tecnomatix，伊薩的IC.IDO等軟件或軟件解決方案，均已在航空制造領域得到有效應用，GE也已開始布局Predix這個專為工業數據分析而開發的操作系統。但是軟件服務商提供的只是工具，要實現虛擬仿真在航空發動機自主研制中的工程應用，我們必須進一步加強自身的信息化基礎建設，構建完善的數據庫，提升數據建模能力。航空發動機的自主研制