“三維協(xié)同設(shè)計(jì)為我們提供了一種全新的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)手段，對(duì)從設(shè)計(jì)源頭提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和研制效率有著巨大作用?！闭f(shuō)到近期的工作，航天科技集團(tuán)四院41所的設(shè)計(jì)師頗有感觸。

近年來(lái)，MBD（基于模型的定義）技術(shù)在固體發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程得到普遍應(yīng)用，依托固體發(fā)動(dòng)機(jī)三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)與下游生產(chǎn)制造單位開(kāi)展跨域協(xié)同，固體動(dòng)力研制生產(chǎn)模式向MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）轉(zhuǎn)型邁進(jìn)跨出了關(guān)鍵一步。

邁入“十四五”，集團(tuán)公司提出了建設(shè)“數(shù)字航天”的宏偉目標(biāo)，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為航天系統(tǒng)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路。在這條路上，四院干部職工不斷在探索。

數(shù)字革命 應(yīng)運(yùn)而生

眾所周知，傳統(tǒng)的固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制大多基于文檔，數(shù)字化應(yīng)用水平較低，存在協(xié)同研制能力不高、全周期研制過(guò)程可追溯性不強(qiáng)等問(wèn)題。MBSE為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期數(shù)字化研制提供了方法論。

該方法可根據(jù)型號(hào)研制任務(wù)要求，通過(guò)建立發(fā)動(dòng)機(jī)需求模型、功能模型、架構(gòu)模型、產(chǎn)品模型、工藝模型等，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)全流程進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，支持需求分析、方案設(shè)計(jì)等任何研制階段的小循環(huán)迭代驗(yàn)證。

將MBSE方法應(yīng)用于固體動(dòng)力研制中，一方面可以在設(shè)計(jì)研制早期通過(guò)迭代驗(yàn)證，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，提高研制效率；另一方面通過(guò)大量的模型仿真和基于數(shù)字樣機(jī)的虛擬裝配、虛擬試驗(yàn)等，大幅縮短研制周期、縮減實(shí)物研制數(shù)量，實(shí)現(xiàn)低成本快速研制。

首開(kāi)先河 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用

作為四院MBSE探索的重要一環(huán)，41所經(jīng)過(guò)不斷努力初步完成了基于三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的型號(hào)應(yīng)用。在該平臺(tái)中，設(shè)計(jì)師可以開(kāi)展型號(hào)計(jì)劃管理、設(shè)計(jì)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的電子審簽、歸檔、變更、下發(fā)等，并以結(jié)構(gòu)化及三維可視化的形式完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該所還在平臺(tái)中建立了包含標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫(kù)、用戶手冊(cè)等內(nèi)容的知識(shí)庫(kù)。設(shè)計(jì)師可直接查找設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品知識(shí)，捕捉使用庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，減少相關(guān)部件的重復(fù)設(shè)計(jì)，降低協(xié)同成本。

首次使用該平臺(tái)的是41所固體運(yùn)載團(tuán)隊(duì)，他們通過(guò)三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)完成了直徑3.5米500噸固體發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，是四院第一個(gè)在正式產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)三維模型下廠的型號(hào)。

項(xiàng)目立項(xiàng)之初，四院黨委決定首開(kāi)先河，進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)生產(chǎn)。為保證產(chǎn)品的研制進(jìn)度，設(shè)計(jì)師要在一個(gè)月內(nèi)走完整個(gè)三維協(xié)同的設(shè)計(jì)流程。

由于大部分成員都是第一次接觸三維協(xié)同設(shè)計(jì)，并且相關(guān)流程還不順暢，使工作推進(jìn)困難重重。設(shè)計(jì)師從部組件、標(biāo)準(zhǔn)件畫(huà)圖，到三維裝配、三維標(biāo)注、三維模型、技術(shù)文件下廠，一步步深入探索。為確保三維模型與工藝順利銜接，確保工裝、模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)師與工藝一起反復(fù)溝通確定三維模型標(biāo)注的方式。

去年10月19日，四院自主研制的世界推力最大的整體式固體發(fā)動(dòng)機(jī)試車成功。該發(fā)動(dòng)機(jī)從項(xiàng)目立項(xiàng)到成功點(diǎn)火只用了不到10個(gè)月。能在這么短的時(shí)間內(nèi)完成發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造與試驗(yàn)，三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)功不可沒(méi)。這也為其他型號(hào)研制提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

轉(zhuǎn)型發(fā)展 任重道遠(yuǎn)

開(kāi)展三維協(xié)同設(shè)計(jì)，推行三維模型下廠，是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化和踐行MBSE新研發(fā)模式的必由之路，也是總體單位型號(hào)協(xié)同研制模式向下游延伸的迫切要求。

按計(jì)劃，四院承擔(dān)的多個(gè)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及逃逸固體發(fā)動(dòng)機(jī)均須基于MBSE開(kāi)展前端研制。41所設(shè)計(jì)人員克服了工具短缺、語(yǔ)言不熟等困難，逐步了解MBSE前端設(shè)計(jì)的流程和方法和MBSE的建模語(yǔ)言和理論，為后續(xù)型號(hào)的研制闖出了一條路子。

目前，四院“設(shè)計(jì)制造一體化”已在多個(gè)型號(hào)試點(diǎn)推行，但是MBSE的研制是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)和建模經(jīng)驗(yàn)積累。

據(jù)悉，該院正在積極推進(jìn)基于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)向固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一體化研制平臺(tái)的擴(kuò)展工作，開(kāi)展基于MBSE發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字樣機(jī)研制的技術(shù)攻關(guān)，逐步解決數(shù)字化流程與標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、數(shù)字化工藝與研制硬件配備不足、數(shù)字化人才資源短缺等問(wèn)題。未來(lái)，固體發(fā)動(dòng)機(jī)MBSE研制之路也將越發(fā)寬廣。（李巧云 薛磊）