运载火箭数字化工程

定　　价：248 元

• 作者：张卫东，李少阳，郑宇 等 著
• 出版时间：2017/3/1
• ISBN：9787515913025
• 出 版 社：中国宇航出版社

• 中图法分类：V475.1 
• 页码：576
• 纸张：胶版纸
• 版次：1
• 开本：16

内容简介

本书是在学习研究国内外同行数字化技术的基础上,以我们承担新一代运载火箭的数字化研制为主要工作实践,分别从数字化设计、仿真分析、工艺制造、试验管理,以及数字化支撑平台技术这几方面进行了总结论述,同时对知识工程的应用也进行了概述。本书可供从事运载火箭及飞行器数字化研制的工程技术人员,以及高校相关专业的师生参考。

作者介绍

张卫东同志现任我国新一代长征六号运载火箭总设计师、总指挥，长期从事运载火箭研制和科研管理工作。主要完成了液氧煤油增压输送系统研究，解决了液氧箱自生增压、液氧煤油发动机预冷和POGO抑制等重大关键技术，达到国际领先水平。曾获得国家科技进步二等奖1项、国防科技进步一等奖1项、国务院政府津贴等，入选百千人才工程。

目 录

第1章 概论 …………………………………………………………………………………… 1

1 . 1 产品数字化研发概念 ………………………………………………………………… 1

1 . 2 航天型号数字化研制发展历程 ……………………………………………………… 3

1 . 3 航天产品数字化研制专业应用领域 ………………………………………………… 4

1 . 3 . 1 面向型号研制的数字化技术发展框架 ………………………………………… 4

1 . 3 . 2 数字化技术应用领域 …………………………………………………………… 6

1 . 4 国外军工产品数字化技术应用现状 ………………………………………………… 9

1 . 4 . 1 多学科并行协同设计仿真技术的发展和应用 ………………………………… 9

1 . 4 . 2 虚拟设计与仿真验证技术发展应用 …………………………………………… 1 2

1 . 4 . 3 基于知识工程的设计技术发展情况 …………………………………………… 1 5

1 . 4 . 4 数字化制造技术发展及应用情况 ……………………………………………… 1 6

1 . 4 . 5 数字化试验技术发展及应用情况 ……………………………………………… 1 7

1 . 5 国内航天产品数字化技术应用现状 ………………………………………………… 1 8

1 . 6 数字化技术发展趋势和特点 ………………………………………………………… 1 9

第2章 运载火箭的系统组成与研制流程 ………………………………………………… 2 1

2 . 1 运载火箭发展历程及系统组成 ……………………………………………………… 2 1

2 . 1 . 1 运载火箭发展历程 ……………………………………………………………… 2 1

2 . 1 . 2 运载火箭系统组成 ……………………………………………………………… 2 6

2 . 2 运载火箭数字化研制流程 …………………………………………………………… 2 9

2 . 2 . 1 运载火箭全数字化产品型号研制阶段 ………………………………………… 2 9

2 . 2 . 2 全数字化产品型号研制的特点 ………………………………………………… 3 1

2 . 2 . 3 运载火箭数字化研制流程 ……………………………………………………… 3 1

2 . 3 运载火箭研制特点分析 ……………………………………………………………… 3 3

2 . 3 . 1 运载火箭产品数据对象的复杂性特点 ………………………………………… 3 3

2 . 3 . 2 运载火箭设计过程特点 ………………………………………………………… 3 4

目 录

·Ⅵ ·

第3章 数字化设计技术 …………………………………………………………………… 3 9

3 . 1 概述 …………………………………………………………………………………… 3 9

3 . 2 自顶向下设计方法 …………………………………………………………………… 3 9

3 . 2 . 1 自顶向下设计方法原理 ………………………………………………………… 4 0

3 . 2 . 2 运载火箭总体三维数字样机 T o p D o w n设计应用 ………………………… 4 4

3 . 3 运载火箭结构数字化快速设计 ……………………………………………………… 5 3

3 . 3 . 1 结构快速设计流程 ……………………………………………………………… 5 3

3 . 3 . 2 结构总体快速布局和设计 ……………………………………………………… 5 5

3 . 3 . 3 结构初步参数设计优化 ………………………………………………………… 5 6

3 . 3 . 4 结构快速建模 …………………………………………………………………… 5 9

3 . 3 . 5 结构快速分析 …………………………………………………………………… 6 3

3 . 3 . 6 结构数字化快速设计系统 ……………………………………………………… 6 5

3 . 4 运载火箭管路数字化设计 …………………………………………………………… 6 7

3 . 4 . 1 管路系统设计流程 ……………………………………………………………… 6 7

3 . 4 . 2 结构布局 ………………………………………………………………………… 6 8

3 . 4 . 3 管路设计 ………………………………………………………………………… 6 9

3 . 5 电缆数字化设计 ……………………………………………………………………… 7 6

3 . 5 . 1 原理图设计 ……………………………………………………………………… 7 8

3 . 5 . 2 框图设计 ………………………………………………………………………… 7 9

3 . 5 . 3 线束图设计 ……………………………………………………………………… 8 0

3 . 5 . 4 三维交互 ………………………………………………………………………… 8 2

3 . 5 . 5 仿真分析 ………………………………………………………………………… 8 3

3 . 5 . 6 报表生成 ………………………………………………………………………… 8 4

第4章 基于模型的运载火箭设计技术 …………………………………………………… 8 6

4 . 1 基于模型定义 (MB D) 技术概述 ………………………………………………… 8 6

4 . 2 MB D技术的现状和发展趋势 ……………………………………………………… 8 7

4 . 2 . 1 国内外 MB D技术应用现状 …………………………………………………… 8 7

4 . 2 . 2 MB D技术的发展 ……………………………………………………………… 8 8

4 . 3 基于 MB D 的三维标准模型构建和体系框架 ……………………………………… 8 9

4 . 3 . 1 基于 MB D的三维标准模型构建 ……………………………………………… 8 9

4 . 3 . 2 基于 MB D的三维标准体系框架 ……………………………………………… 9 0

4 . 4 基于 MB D的产品设计协同机制及协同信息表达 ………………………………… 9 1

运载火箭数字化工程

·Ⅶ ·

4 . 4 . 1 基于 MB D的产品设计协同机制 ……………………………………………… 9 1

4 . 4 . 2 基于 MB D的产品设计协同信息表达 ………………………………………… 9 2

4 . 5 基于 MB D的数据集数字化定义 …………………………………………………… 9 3

4 . 6 基于 MB D的数据管理技术 ………………………………………………………… 9 4

4 . 6 . 1 基于 MB D的 B OM 演变关系和管理过程 …………………………………… 9 4

4 . 6 . 2 基于 MB D的数据管理 ………………………………………………………… 9 5

4 . 7 支持 MB D的全三维标注 C A D软件 ……………………………………………… 9 5

4 . 8 MB D技术和三维标注在运载火箭设计中的应用 ………………………………… 9 7

4 . 8 . 1 三维标注 ………………………………………………………………………… 9 7

4 . 8 . 2 三维签审与可视化 ……………………………………………………………… 9 7

4 . 8 . 3 三维规范体系建设 …………………………………………………………… 1 0 5

4 . 8 . 4 三维归档 ……………………………………………………………………… 1 0 6

第5章 数字化仿真技术 …………………………………………………………………… 1 0 8

5 . 1 概述 ………………………………………………………………………………… 1 0 8

5 . 1 . 1 C A E仿真基本概述 …………………………………………………………… 1 0 8

5 . 1 . 2 运载火箭总体设计的仿真举例及特点 ……………………………………… 1 1 0

5 . 2 仿真驱动数字化设计 ……………………………………………………………… 1 1 3

5 . 2 . 1 仿真驱动设计的理念 ………………………………………………………… 1 1 3

5 . 2 . 2 仿真驱动设计的优势 ………………………………………………………… 1 1 4

5 . 2 . 3 仿真驱动设计的主要特点 …………………………………………………… 1 1 5

5 . 2 . 4 构建仿真技术体系 …………………………………………………………… 1 1 6

5 . 2 . 5 基于设计结构矩阵 (D S M) 的火箭总体多学科协同设计仿真体系 ……… 1 1 6

5 . 3 力学仿真 …………………………………………………………………………… 1 1 8

5 . 3 . 1 流体力学仿真 ………………………………………………………………… 1 1 8

5 . 3 . 2 结构动力学仿真 ……………………………………………………………… 1 2 8

5 . 3 . 3 力学环境仿真 ………………………………………………………………… 1 4 4

5 . 3 . 4 静力学仿真 …………………………………………………………………… 1 5 1

5 . 3 . 5 热环境仿真 …………………………………………………………………… 1 5 5

5 . 4 人机工程仿真 ……………………………………………………………………… 1 6 5

5 . 4 . 1 人机工程仿真 ………………………………………………………………… 1 6 5

5 . 4 . 2 人机仿真工具简介 …………………………………………………………… 1 6 7

5 . 4 . 3 虚拟人机仿真技术在新型运载火箭设计中的应用 ………………………… 1 6 8

目 录

·Ⅷ ·

第6章 数字化工艺与制造技术 …………………………………………………………… 1 7 6

6 . 1 概述 ………………………………………………………………………………… 1 7 6

6 . 1 . 1 三维数字化工艺和制造技术 ………………………………………………… 1 7 6

6 . 1 . 2 国内外三维制造平台软件产品 ……………………………………………… 1 8 4

6 . 2 三维数字化工艺管理 ……………………………………………………………… 1 8 6

6 . 2 . 1 三维数字化工艺内涵 ………………………………………………………… 1 8 6

6 . 2 . 2 三维数字化工艺设计核心技术问题 ………………………………………… 1 8 7

6 . 2 . 3 三维工艺规划系统框架 ……………………………………………………… 1 8 8

6 . 2 . 4 三维机加工艺规划 …………………………………………………………… 1 9 1

6 . 2 . 5 三维装配工艺规划 …………………………………………………………… 1 9 7

6 . 2 . 6 三维工艺数据管理 …………………………………………………………… 2 0 3

6 . 3 数字化加工制造 …………………………………………………………………… 2 0 5

6 . 3 . 1 数字化加工制造内涵 ………………………………………………………… 2 0 5

6 . 3 . 2 数字化加工仿真 ……………………………………………………………… 2 0 5

6 . 3 . 3 数字化生产管理仿真 ………………………………………………………… 2 1 8

6 . 4 制造资源计划管理 ………………………………………………………………… 2 2 8

6 . 4 . 1 制造资源计划内涵 …………………………………………………………… 2 2 8

6 . 4 . 2 制造资源计划管理软件系统 ………………………………………………… 2 3 0

6 . 4 . 3 E R P在火箭研制过程中的应用 ……………………………………………… 2 3 1

6 . 5 制造执行管理 ……………………………………………………………………… 2 3 3

6 . 5 . 1 制造执行系统定位 …………………………………………………………… 2 3 3

6 . 5 . 2 制造执行系统功能 …………………………………………………………… 2 3 5

6 . 5 . 3 ME S在火箭制造中的应用 …………………………………………………… 2 3 6

第7章 数字化协同设计平台技术 ………………………………………………………… 2 4 1

7 . 1 概述 ………………………………………………………………………………… 2 4 1

7 . 1 . 1 协同设计概述 ………………………………………………………………… 2 4 1

7 . 1 . 2 数字化协同设计平台 ………………………………………………………… 2 4 3

7 . 2 航天型号并行设计过程技术状态管理 …………………………………………… 2 4 7

7 . 2 . 1 技术状态的定义 ……………………………………………………………… 2 4 7

7 . 2 . 2 基于基线的技术状态管理 …………………………………………………… 2 4 8

7 . 2 . 3 批组技术状态管理 …………………………………………………………… 2 5 2

7 . 2 . 4 阶段并行技术状态管理 ……………………………………………………… 2 5 5

运载火箭数字化工程

·Ⅸ ·

7 . 3 基于 CM I I的型号产品工程变更控制技术 ……………………………………… 2 5 9

7 . 3 . 1 型号设计过程更改类型 ……………………………………………………… 2 5 9

7 . 3 . 2 CM I I更改控制模型 …………………………………………………………… 2 6 0

7 . 3 . 3 型号工程更改落实与控制 …………………………………………………… 2 6 2

7 . 4 图文档生命周期管理技术 ………………………………………………………… 2 6 7

7 . 5 跨厂所的数据会签发放技术 ……………………………………………………… 2 6 7

7 . 6 运载火箭协同设计平台应用 ……………………………………………………… 2 6 9

7 . 6 . 1 总体功能框架 ………………………………………………………………… 2 6 9

7 . 6 . 2 产品设计 B OM 结构管理 …………………………………………………… 2 7 0

7 . 6 . 3 型号产品基线管理 …………………………………………………………… 2 7 3

7 . 6 . 4 型号产品的技术状态管理 …………………………………………………… 2 7 3

7 . 6 . 5 型号产品设计变更过程管理 ………………………………………………… 2 7 7

7 . 6 . 6 型号图纸和技术文件对象管理 ……………………………………………… 2 7 8

7 . 6 . 7 同外部系统集成应用 ………………………………………………………… 2 8 0

第8章 多学科协同仿真平台技术 ………………………………………………………… 2 8 2

8 . 1 仿真平台的概念及主要内容 ……………………………………………………… 2 8 2

8 . 1 . 1 仿真平台的提出背景及需求 ………………………………………………… 2 8 2

8 . 1 . 2 仿真平台产品概述 …………………………………………………………… 2 8 5

8 . 2 航空航天仿真平台应用案例 ……………………………………………………… 2 9 9

8 . 2 . 1 NA S A A E E先进工程环境 …………………………………………………… 2 9 9

8 . 2 . 2 普惠I TA P S航空动力总系统集成环境 ……………………………………… 3 0 0

8 . 2 . 3 某航天型号典型舱段结构强度仿真系统 …………………………………… 3 0 1

8 . 3 运载火箭总体多学科协同仿真分析平台应用 …………………………………… 3 0 2

8 . 3 . 1 运载火箭总体多学科协同仿真平台的业务需求 …………………………… 3 0 2

8 . 3 . 3 运载火箭总体多学科协同仿真平台应用内容 ……………………………… 3 0 6

8 . 3 . 4 运载火箭总体多学科协同仿真平台应用技术 ……………………………… 3 1 5

第9章 试验数字化管理技术 ……………………………………………………………… 3 2 5

9 . 1 数字化试验的概念及主要内容 …………………………………………………… 3 2 5

9 . 1 . 1 数字化试验的提出背景及需求 ……………………………………………… 3 2 5

9 . 1 . 2 试验数据管理产品概述 ……………………………………………………… 3 2 9

9 . 2 国内外航空航天的试验数字化案例 ……………………………………………… 3 3 8

9 . 2 . 1 F 3 5飞机系统综合设施 (V S I F) 数据采集系统 ………………………… 3 3 8

目 录

·Ⅹ ·

9 . 2 . 2 固体火箭发动机试验数据采集和分析系统 ………………………………… 3 3 9

9 . 2 . 3 国内航天某单位总测数据管理系统 ………………………………………… 3 4 1

9 . 3 运载火箭试验数字化平台应用 …………………………………………………… 3 4 3

9 . 3 . 1 运载火箭试验数字化平台的业务需求 ……………………………………… 3 4 3

9 . 3 . 2 运载火箭试验数字化平台架构 ……………………………………………… 3 4 5

9 . 3 . 3 运载火箭试验数字化平台应用内容 ………………………………………… 3 4 6

9 . 3 . 4 运载火箭试验数字化平台应用技术 ………………………………………… 3 5 2

第1 0章 知识工程系统的应用探索 ……………………………………………………… 3 6 5

1 0 . 1 概述 ………………………………………………………………………………… 3 6 5

1 0 . 1 . 1 运载火箭研制工程对知识管理的需求 ……………………………………… 3 6 5

1 0 . 1 . 2 国内外知识管理研究及应用现状 …………………………………………… 3 6 7

1 0 . 2 知识工程基础理论 ………………………………………………………………… 3 7 0

1 0 . 2 . 1 知识工程 ……………………………………………………………………… 3 7 0

1 0 . 2 . 2 T R I Z理论 …………………………………………………………………… 3 7 3

1 0 . 2 . 3 本体论 ………………………………………………………………………… 3 7 8

1 0 . 3 主流知识管理软件系统 …………………………………………………………… 3 8 4

1 0 . 3 . 1 亿维讯的 P r o / I n n o v a t o r …………………………………………………… 3 8 4

1 0 . 3 . 2 安世亚太的知识工程平台 P E RA .K n o w l e M a n …………………………… 3 8 6

1 0 . 4 运载火箭知识工程体系应用探索 ………………………………………………… 3 8 8

1 0 . 4 . 1 知识管理建设思路 …………………………………………………………… 3 8 8

1 0 . 4 . 2 知识管理应用路线 …………………………………………………………… 3 9 0

1 0 . 4 . 3 知识管理平台软件架构 ……………………………………………………… 3 9 1

1 0 . 4 . 4 应用场景 ……………………………………………………………………… 3 9 3

参考文献 ……………………………………………………………………………………… 3 9 6