結(jié)構(gòu)團(tuán)隊：為飛機鑄就豐滿“血肉”

吳玉國

團(tuán)隊煞費苦心，開展了大量技術(shù)攻關(guān)，為飛機鑄就豐滿的“血肉”。

一飛院結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊承擔(dān)著研究院所有飛機型號的結(jié)構(gòu)與機構(gòu)設(shè)計工作。在長期的型號研制過程中，這支隊伍形成了敢于探索、勇于創(chuàng)新的優(yōu)良傳統(tǒng)。他們在型號研制中不斷探索、應(yīng)用新技術(shù)、新方法，在圓滿完成各項型號研制任務(wù)的同時，還在飛機設(shè)計技術(shù)上取得多項突破，形成了一套完整的設(shè)計流程和方法，其中多項技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，為中國飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。

在飛機設(shè)計方面，不同的專業(yè)承擔(dān)著不同的使命：總體氣動專業(yè)為飛機注入“魂魄”，發(fā)動機為飛機安上了“心臟”，航電專業(yè)為飛機裝上“大腦”，而結(jié)構(gòu)專業(yè)則為飛機鑄就豐滿的“血肉”。為了讓飛機血肉豐滿，擁有一副搏擊藍(lán)天的強壯體魄，結(jié)構(gòu)團(tuán)隊煞費苦心，開展了大量技術(shù)攻關(guān)，尤其在技術(shù)創(chuàng)新和新技術(shù)應(yīng)用上下了不少功夫。

就以備受關(guān)注的大型運輸機運-20為例。結(jié)構(gòu)團(tuán)隊負(fù)責(zé)設(shè)計機身、機翼、尾翼等機體結(jié)構(gòu)。由于運-20身軀太過龐大，各種結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，不僅技術(shù)難度超過以往任何型號，工作量也是呈幾何級數(shù)增加，如果再用常規(guī)的設(shè)計思維和加班加點、通宵達(dá)旦的玩命，也無法滿足設(shè)計周期及設(shè)計品質(zhì)的要求，因此，創(chuàng)新成為完成研制任務(wù)的唯一出路。

為了在緊迫的周期內(nèi)完成極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)，結(jié)構(gòu)團(tuán)隊積極探索能夠提升研制效率的先進(jìn)技術(shù)。在機身結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使結(jié)構(gòu)能在滿足特定約束條件下，提高結(jié)構(gòu)效率，減輕結(jié)構(gòu)重量，提升飛行性能，他們大膽地探索，采用國際先進(jìn)的“拓?fù)鋬?yōu)化”技術(shù)，即：在飛機數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)方法對錯綜復(fù)雜的各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化求解，以求在最短的時間內(nèi)找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局。在運-20飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，該項技術(shù)的探索和應(yīng)用不僅使飛機的減重效果非常明顯，而且優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)承載效能也有很好的體現(xiàn)。

同時，為了解決拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計帶來的零部件大型化、復(fù)雜化、加工制造難以實現(xiàn)的問題，結(jié)構(gòu)團(tuán)隊還積極探索3D打印（激光增材制造）技術(shù)在飛機研制生產(chǎn)上的應(yīng)用，并將拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計與3D打印（激光增材制造）技術(shù)進(jìn)行“聯(lián)姻”，解決了不少過去難以解決的問題;比如運-20的主襟翼滑輪架研制問題。曾是制約型號研制的“技術(shù)瓶頸”之一，而拓?fù)鋬?yōu)化和3D打印技術(shù)的應(yīng)用，則完美地解決了這一難題。拓?fù)鋬?yōu)化和3D打印技術(shù)的結(jié)合，還在國內(nèi)首次實現(xiàn)了大型整體高強、高韌鈦合金激光成形主承力結(jié)構(gòu)件的裝機應(yīng)用，他們開展的激光成形鈦合金構(gòu)件設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、驗收條件、驗證考核等關(guān)鍵技術(shù)研究，解決了大型整體鈦合金構(gòu)件研制周期長，制造成本高等難題，建立了完善的激光快速成形技術(shù)質(zhì)量體系，開通了國內(nèi)激光快速成形技術(shù)主承力結(jié)構(gòu)型號應(yīng)用的道路。大大提高了型號的研制效率。

此外，他們通過三級樣機平臺開展結(jié)構(gòu)數(shù)模設(shè)計，進(jìn)行基于模型的系統(tǒng)接口協(xié)調(diào)，將原本在生產(chǎn)階段才會遇到的裝配和系統(tǒng)需求等問題提前解決在設(shè)計階段。他們開展的機構(gòu)動力學(xué)分析、運動機構(gòu)分析以及運用大量基于模型的機構(gòu)運動與動力學(xué)仿真技術(shù)優(yōu)化，也都在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮了重要作用，取得了顯著效果。其中，在運-20飛機機翼設(shè)計中，他們通過各種優(yōu)化設(shè)計，使運-20飛機的機翼在重量最輕的前提下完全滿足設(shè)計要求，被業(yè)內(nèi)贊為“精品機翼”，受到了使用部隊的高度贊譽。運-20飛機交付部隊后，空軍飛行員在接受央視采訪時自豪地說：別看這架飛機這么大，但它飛起來像鳥兒一樣輕盈，說明它有很好的飛行品質(zhì)。

多年來，結(jié)構(gòu)團(tuán)隊一直專注于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，在多項型號研制中不斷突破、創(chuàng)新，建立了一套結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、參數(shù)優(yōu)化、細(xì)節(jié)優(yōu)化的流程和方法，并在超臨界翼型、多輪多支柱起落架、復(fù)雜機構(gòu)后貨艙門等大型部件的優(yōu)化設(shè)計上取得多項創(chuàng)新成果。這一系列創(chuàng)新之舉，不僅為各型飛機鑄就了豐滿的血肉、打造了強勁的體魄，使飛機能夠搏擊風(fēng)雨、翱翔藍(lán)天;同時也大大提升了我國飛機“智能設(shè)計”的水平，使我國的飛機研制水平邁入世界先進(jìn)行列。

結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊的出色工作也得到了各方的充分認(rèn)可，以一飛院結(jié)構(gòu)設(shè)計研究所為主申報的“國家級工業(yè)設(shè)計中心”獲得國家認(rèn)證，成為航空工業(yè)和陜西省唯一的“國家級工業(yè)設(shè)計中心”。