基于模塊的民用渦槳支線飛機構型配置研究

史肖飛 馮青霞

（中航西飛民用飛機有限責任公司，陜西 西安710089）

1 構型管理

飛機構型管理是一門把技術和管理手段用于產品的開發(fā)、生產和保障的產品全生命周期的管理學科，是系統(tǒng)工程管理極為重要的組成部分，是系統(tǒng)工程思想在大型復雜產品研制管理中的具體體現(xiàn)[1]。通過管理和控制各研制階段的飛機數(shù)據，確保飛機產品的功能特性、物理特性與產品需求、構型文件保持一致，實現(xiàn)飛機產品的數(shù)據一致性和有效性。

民用渦槳支線飛機的構型管理是從市場需求和客戶需求出發(fā)，通過構建基于SAE4754A 的模塊化構型管理體系，以BOM為核心數(shù)據源，貫穿整個飛機產品全生命周期，建立設計制造試飛改裝統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺，保證飛機零組件、模塊、文檔和更改數(shù)據的一致性，實現(xiàn)統(tǒng)一的產品數(shù)據管理和統(tǒng)一的飛機構型管理。

2 設計模塊

設計模塊是指由若干零件組成的部件或若干元素組成的子系統(tǒng)[2]，是飛機主制造商設計制造、供應商轉包生產、客戶定購選型的依據, 是實現(xiàn)可重用設計的基礎。

民用渦槳支線飛機采用基于模塊的設計制造一體化數(shù)字協(xié)同產品研發(fā)平臺，實現(xiàn)了飛機產品基于模塊的協(xié)同設計和管理、基于模塊的數(shù)據共享和再利用、基于模塊的工藝設計和管理、基于模塊的電子化審簽和變更管理。并將控制飛機構型的有效性信息由零組件提升至設計模塊一級，減少了有效性定義的數(shù)量，降低了有效性管理的復雜程度，從而簡化了飛機構型管理[3]。

3 配置結構

配置結構是進行飛機構型管理的基石,直接影響著飛機構型管理的方式和過程。

民用渦槳支線飛機對飛機產品數(shù)據進行了有效地組織與管理，按照自上而下的方法，逐級建立各層的配置結構，直到對所有配置結構進行定義。上層結構是其下層結構的總和，底層DM是配置結構的更加詳細定義和描述。

民用渦槳支線飛機的配置結構最多可劃分為三層，最低一層為DM層（最小配置單元）。

民用渦槳支線飛機的設計構型、制造構型、客戶構型和運營構型的底層構型數(shù)據都是基于同樣的配置結構，以ATA2200 的ATA 章節(jié)為綱，圍繞同一數(shù)據源DM，按照設計需求、制造需求、客戶需求和運營需求分別進行構型定義，在變更過程中，基于DM進行構型更改影響評估，從設計源頭實現(xiàn)以“DM一次生成，多次使用”為核心思想的單一原始數(shù)據源的構型控制。

4 構型配置

民用渦槳支線飛機構型配置的原則是以模塊化設計為基礎，對研制批飛機和批生產飛機制定相應的單架機配置管理流程，實現(xiàn)單架機飛機產品構型狀態(tài)的記錄和可追溯性。一般分為：研制批飛機構型配置和批生產飛機構型配置。

民用渦槳支線飛機構型配置的基礎是創(chuàng)建構型庫，包括模塊庫和選項庫。模塊庫中記錄了可用于裝機的模塊（CI-CS-DM），是定義飛機構型的結果。選項庫中記錄了面向客戶的選項，選項與構型項對應，一個選項可對應多個構型項。如圖1 所示。

圖1 民用渦槳支線飛機構型配置

研制批飛機構型配置過程是基于飛機的構型基線和飛機模塊庫的配置，也是飛機模塊庫由無到有的建庫過程，在研制批階段能夠方便設計、制造和試飛改裝的高效協(xié)同；批生產飛機構型配置過程是基于飛機選項庫的配置，也是在飛機模塊庫的基礎上，建立飛機選項庫的過程，在批產階段能夠及時快速響應客戶的多樣需求。

4.1 研制批飛機構型配置

在民用渦槳支線飛機的研制批階段以研發(fā)設計驗證為導向，充分考慮飛機產品設計、試驗驗證、試飛改裝等研制特點，采用設計制造試飛改裝一體化，實現(xiàn)工藝、試飛和研發(fā)團隊的協(xié)同工作，從而獲得全機完整的配置信息，最終生成研制批飛機構型配置表ACT，作為生產制造的依據。

民用渦槳支線飛機的研制批飛機構型配置采用“加減法原則”，即：

（1）定義飛機標準構型（即由飛機的基本功能定義的構型，可以組成一架功能完整的飛機），形成標準基線。

（2）定義飛機選裝構型（即由飛機的選裝功能定義的構型），形成選裝基線。

（3）對于具體某一特定架次飛機，在標準基線和選裝基線的基礎上，從產品構型、試驗假件、試飛改裝件等三方面進行單架機配置。

（4）建立飛機產品“模塊數(shù)據庫”。

（5）研制批飛機構型配置示例見圖2。

圖2 研制批飛機構型配置示例

4.2 批生產飛機構型配置

在民用渦槳支線飛機的批生產階段以客戶需求為導向，在研制批階段形成的“模塊數(shù)據庫”基礎上，按照基本項（即飛機中穩(wěn)定不變的部分和必選的成品設備等，不需要客戶選擇）和可選項（即選項目錄中列出的可供客戶選擇的項目）進行重新精細定義，并根據客戶特定需求產生的客戶定制項，獲得全機完整的配置信息，最終生成批生產飛機構型配置表ACT，作為生產制造的依據。

民用渦槳支線飛機的批生產飛機構型配置采用“加法原則”，在研制批階段形成的“模塊數(shù)據庫”基礎上開展工作。即：

（1）定義飛機的“選項”，包括“基本項”和“可選項”。

（2）建立“基本項模塊數(shù)據庫”，形成飛機基本項基線。

（3）建立“可選項模塊數(shù)據庫”，形成飛機可選項基線。

（4）對于具體某一架批生產飛機，在“選項“的基礎上，進行單架機配置。

（5）對于具體某一架批生產飛機交付給特定客戶，在“選項”的基礎上，再增加“定制項”，形成特定客戶的單架機配置。

（6）批生產飛機構型配置示意見圖3。

圖3 批生產飛機構型配置示意

5 結論

基于模塊的飛機構型配置方案在民用渦槳支線飛機上的成功應用，對于飛機產品全生命周期的構型管理研究有著非常重要的意義。因此，采用面向模塊的構型管理方法，結合架次有效性的產品分級配置結構，以設計模塊作為最小構型控制單元，優(yōu)化了飛機構型管理技術，保證了飛機構型狀態(tài)始終準確、適時、可控，提高了主制造商對客戶需求的應變能力。