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长征7号火箭采用VR技术 实现无纸化设计和一键式装配

  随着“工业4.0”等信息化现代制造技术的发展,长征系列运载火箭正经历着一场研制模式的全新变革。从设计到生产、再到试验,长征火箭进入了全生命周期的数字化研制时代。而最新的长征七号,则采用了VR技术和全三维设计制造技术,应用了高效率的等边三角形网格结构,大大提升了我国运载火箭的研制生产水平。

  下面我们就来了解下,这个新型火箭是如何玩转VR的:

  VR用于火箭设计:全程没有一张纸

  “目前,数字化技术已应用在了今年要首飞的长征五号和长征七号火箭上,代表了国内运载火箭最高研制水平。”全国政协委员、航天科技集团中国运载火箭技术研究院原党委书记梁小虹3日说,“数字火箭”采用三维协同、设计、试验和制造,火箭全研制流程没有一张纸质图纸。航天科技工作者称,火箭设计从纸质“连环画”变成了“3D电影”。

  据了解,在研制阶段,中国航天科技集团公司一院实现了三维设计数据审签、发放和更改技术状态管理,全箭模型数据规模超过20GB。

  VR用于装配试验:超级火箭实现一键式装配

  除了在射击中应用VR技术之外,在生产加工阶段更是神奇实现了“一键式”装配。只需按动数控机床按钮,成品即刻完成,且合格率达100%。在航天703所的生产车间,呈现仿真视频和三维工艺流程的终端大屏幕显示器如今成了标配,让火箭生产越来越高大上。

  在试验、装配阶段,“长征七号”还应用了时髦的虚拟现实技术,对火箭进行虚拟装配、虚拟试验,真实模拟火箭实际装配和试验环境,提前预见可能发生的问题,确保了火箭试验、装配一次成功。

  据介绍,以前工艺员加工某金属零部件,首先要根据二维图纸画出工序草图、手工编制工艺规程,然后进行车、铣、镗等系列工序。现在,从原材料变为成品,只需按动数控机床按钮即可完成,且合格率达100%。可谓是一键定“乾坤”,极大地提升了生产质量和效率。

  VR用于故障排查:设计到验证极速完成

  航天一院向大公报介绍,在“长七”装配过程,设计人员藉助虚拟现实技术,确保了火箭关键零部件一旦出现问题,都有安全可靠的维修方案。

  在“长七”一次动力系统试验时,设计人员发现需要更换管路,“长七”一级箭体装配时是水平摆放,在试车台上却是垂直襬放,两者操作流程完全不同。同时管路附近关键仪器设备多,稍有不慎就会对附近仪器设备造成影响。为了快速更换管路,设计人员迅速设计出一套新方案。

  但如何验证这个方案的合理性?这时,VR技术帮助了设计人员解围。他们对一级箭体用VR技术进行模拟,再通过佩戴VR头显及位置跟踪设备,身临其境地验证维修方案是否合理,操作人员也用同样方式进行了实景操作。

  最终从方案的设计到验证,设计人员只用了不到1天的时间。这使得在试车台上对“长七”一级箭体的管路进行更换时,可与其他工作同步开展,无需耗费额外时间单独进行此项工作,有力确保了试验进度不受影响。

  航天一院设计人员称,如果没有利用VR技术,虽然电脑也可以实现三维模型的虚拟维修,但不够真实,利用VR技术后,可以在虚拟环境中得到验证。今后,他们还要把这项科技应用在火箭发射场虚拟训练、发射场总装流程预演中,可有效确保火箭的可靠性。

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