起落架作為飛機(jī)重要的承力且兼具操縱特性的部件茧跋，在飛機(jī)起飛槽悼、著陸、滑行和地面停放過(guò)程中承擔(dān)關(guān)鍵角色[1]三钦。在起落架設(shè)計(jì)中尼缨，面臨著諸多挑戰(zhàn)疫谱，如在起落架設(shè)計(jì)的不同階段，接口參數(shù)需與主機(jī)進(jìn)行多輪協(xié)調(diào)和反復(fù)修改综货，使設(shè)計(jì)方案不斷變化嚣惭；起落架設(shè)計(jì)單位之間、設(shè)計(jì)與制造單位之間人員和資源多地布局螃势，技術(shù)和信息需頻繁進(jìn)行交互和協(xié)作罕擒；起落架系統(tǒng)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及工藝因素繁多距档，關(guān)鍵參數(shù)受制于試驗(yàn)結(jié)果氧液，研制周期緊張等。面對(duì)上述挑戰(zhàn)囱悴，傳統(tǒng)的以單機(jī)單用戶為核心的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法已阻礙了現(xiàn)代飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)的發(fā)展沧仿。

因直觀、高效甫题、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)馁筐，三維協(xié)同設(shè)計(jì)已在水利水電工程設(shè)計(jì)[2-3]和航空器設(shè)計(jì)領(lǐng)域[4-7]得到了應(yīng)用。本文以公司基于ENOVIA VPM開(kāi)發(fā)完成的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺(tái)坠非，通過(guò)人員組織權(quán)限管理敏沉、鎖機(jī)制、權(quán)限傳送控制等安全機(jī)制炎码，利用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)盟迟、基于模型的定義技術(shù)和設(shè)計(jì)復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)某型飛機(jī)起落架的三維協(xié)同和并行設(shè)計(jì)潦闲，為現(xiàn)代飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)提供了有效的新方法攒菠。

協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

1 統(tǒng)一數(shù)據(jù)源

傳統(tǒng)基于單機(jī)CAD工具的飛機(jī)起落架數(shù)字化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)離散地分布于各設(shè)計(jì)員的計(jì)算機(jī)中矫钓，使用時(shí)各專業(yè)間數(shù)據(jù)交叉?zhèn)鬟f要尔，間接引用（如圖1所示），不僅效率低下新娜，而且準(zhǔn)確性和一致性難以保證〖燃ǎ基于ENOVIA VPM的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)提供了“電子倉(cāng)庫(kù)（Vault）+數(shù)據(jù)庫(kù)（DB2）”的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源存儲(chǔ)和管理機(jī)制娶停，各相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過(guò)統(tǒng)一的客戶端登陸系統(tǒng)，基于同一服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換殿腺，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)源的唯一性和共享性肄慨，而且可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示瓮窑，為典型的C/S架構(gòu)寨铸，服務(wù)器端電子倉(cāng)庫(kù)（Vault）存儲(chǔ)物理文件數(shù)據(jù)队屋，包括幾何模型文件和文檔數(shù)據(jù)等，而數(shù)據(jù)庫(kù)（DB2）存放數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性信息和前述物理文件的索引信息妖啸。

圖1 基于單機(jī)CAD工具的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞

圖2 基于ENOVIA VPM的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)架構(gòu)

2 數(shù)據(jù)安全性保障

統(tǒng)一數(shù)據(jù)源帶來(lái)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)風(fēng)險(xiǎn)卵手，通過(guò)人員組織權(quán)限管理、鎖機(jī)制和權(quán)限傳送控制保證了數(shù)據(jù)安全和穩(wěn)定高坚。

2.1 人員組織權(quán)限管理

飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)中的人員組織包含項(xiàng)目诫列、組織、角色和人員4大元素水水，可以分別進(jìn)行權(quán)限控制剂东。項(xiàng)目、組織某弦、角色3項(xiàng)形成一個(gè)上下文桐汤，每位設(shè)計(jì)員可用不同上下文登陸系統(tǒng)進(jìn)行工作。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對(duì)象的操作和訪問(wèn)權(quán)限主要包括：創(chuàng)建靶壮、刪除怔毛、瀏覽、修改亮钦、傳送所有權(quán)馆截、加鎖/解鎖、升級(jí)/降級(jí)等蜂莉，權(quán)限管理機(jī)制如圖3所示蜡娶。通過(guò)授權(quán)（Privilege）和遮罩（Mask）兩種方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制，其主要區(qū)別在于：授權(quán)用來(lái)定義安全的對(duì)象方法（如創(chuàng)建映穗、刪除窖张、修改等），而遮罩用來(lái)定義安全的對(duì)象訪問(wèn)（如對(duì)象屬性的可見(jiàn)性及訪問(wèn)權(quán)限等）蚁滋。

圖3 人員組織權(quán)限管理機(jī)制

2.2 鎖機(jī)制

在傳統(tǒng)飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)過(guò)程中宿接，數(shù)模的傳遞和修改不受限制，往往是數(shù)模所有者將數(shù)據(jù)向使用者傳遞出去的同時(shí)就失去了對(duì)其有效性和準(zhǔn)確性的控制泵李。

而在設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)中醇盏，無(wú)論是通過(guò)LCA客戶端對(duì)模型屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，還是通過(guò)Navigator客戶端在CATIA中直接對(duì)數(shù)模幾何形狀虑夕、鏈接秘乍、實(shí)例位置等進(jìn)行修改，必須首先對(duì)該模型進(jìn)行鎖定沼改。只有被鎖定的數(shù)據(jù)對(duì)象崖郎，其修改才會(huì)被保存進(jìn)VPM數(shù)據(jù)庫(kù)；而被所有者鎖定的數(shù)據(jù)经翻，其他人員僅可瀏覽無(wú)法修改写雾，這避免了對(duì)同一數(shù)據(jù)的同時(shí)寫(xiě)入風(fēng)險(xiǎn)捍幽。

2.3 權(quán)限傳送控制

權(quán)限傳送功能允許數(shù)據(jù)對(duì)象所有者將所有權(quán)傳送給其他人員，這些數(shù)據(jù)對(duì)象包括：零部件參考蓬抖、零部件實(shí)例衩缘、文檔和技術(shù)包。通過(guò)權(quán)限傳送控制泳柴，主任設(shè)計(jì)師可以首先創(chuàng)建完成產(chǎn)品部件結(jié)構(gòu)樹(shù)赋荆，然后將不同部件的權(quán)限傳送給相應(yīng)主管設(shè)計(jì)人員，各設(shè)計(jì)人員可以分別對(duì)自己具有所有權(quán)的產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)并保存進(jìn)VPM數(shù)據(jù)庫(kù)懊昨，并行工作窄潭，互不干涉。

協(xié)同設(shè)計(jì)方法

1 基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)建產(chǎn)品與其上下文中零部件之間幾何鏈接關(guān)系酵颁，管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期過(guò)程中因果聯(lián)系的技術(shù)嫉你，它改變以往通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)、裝配約束零部件自底向上生成產(chǎn)品的方法躏惋，轉(zhuǎn)而采用先建立產(chǎn)品總體站位和布局的點(diǎn)幽污、線、面（即骨架模型）后通過(guò)骨架模型約束和驅(qū)動(dòng)零部件形狀和位置的自頂向下的方法簿姨，從而實(shí)現(xiàn)骨架模型的更改直接帶動(dòng)零部件形狀和位置的更新距误，如圖4、圖5所示扁位。通過(guò)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)准潭，可以在進(jìn)行數(shù)模修改之前就提前預(yù)估其原因和影響，提前評(píng)估修改代價(jià)域仇，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間完骑。

圖4 基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

（a）修改骨架

（b）關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)數(shù)模響應(yīng)骨架變動(dòng)

圖5 基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)應(yīng)用

基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)優(yōu)化了起落架設(shè)計(jì)過(guò)程中各專業(yè)室之間的協(xié)作模式，特別是在方案設(shè)計(jì)階段信息和參數(shù)多變的情況下础恰，將設(shè)計(jì)員各自為戰(zhàn)谢佩、口頭協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一基準(zhǔn)（即依賴于關(guān)鍵參數(shù)的骨架模型）、流程化和層次化的設(shè)計(jì)過(guò)程呻舆，提高了設(shè)計(jì)效率绷举。基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)流程如圖6所示芯拇。

圖6 基于骨架的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)流程圖

2 基于成熟度的生命周期控制

基于成熟度的生命周期控制是并行工作界面劃分的基礎(chǔ)钥陪，為不斷迭代的多專業(yè)協(xié)同關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)變更提供了規(guī)范機(jī)制。根據(jù)飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)基本流程淤写，將不同專業(yè)工作劃分為若干級(jí)成熟度，并對(duì)相應(yīng)成熟度的權(quán)限和檢查機(jī)制進(jìn)行定義份良，如MA4代表確定材料示宫，MA7凍結(jié)后無(wú)法修改數(shù)模骏挎，成熟度定義如表1所示。

表1 飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)成熟度定義

3 基于模型的定義技術(shù)

隨著三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展卸酿，基于模型的定義（Model Based Definition兜叨，MBD）技術(shù)被廣泛采用。MBD是指由精確幾何實(shí)體衩侥、相關(guān)3D 幾何国旷、3D 標(biāo)注及屬性構(gòu)成的數(shù)據(jù)集定義的完整的產(chǎn)品定義[8]，其數(shù)據(jù)組織形式如圖7所示茫死。

圖7 MDB模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在飛機(jī)起落架三維協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中跪但，通過(guò)MBD技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品特征的數(shù)字化描述和共享，以滿足設(shè)計(jì)和制造信息直接傳遞的需求峦萎，使基于數(shù)字化平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)成為可能屡久。

4 設(shè)計(jì)復(fù)用技術(shù)

起落架設(shè)計(jì)常采用工藝成熟的材料，如大量選用HB爱榔、GJB等標(biāo)準(zhǔn)件被环，優(yōu)先選擇其他型號(hào)產(chǎn)品在用的成品件，以滿足航空產(chǎn)品高可靠性和嚴(yán)格的壽命要求详幽。為減少重復(fù)建模工作量筛欢，提高材料、標(biāo)準(zhǔn)件及成品件數(shù)據(jù)一致性唇聘，應(yīng)采用設(shè)計(jì)復(fù)用技術(shù)建立和維護(hù)起落架設(shè)計(jì)用材料庫(kù)蝴勉、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和成品件庫(kù)。

材料庫(kù)的創(chuàng)建直接使用CATIA自帶的“材料庫(kù)（Material Library）”命令仲及，創(chuàng)建CATMaterial類(lèi)型的文件挺赞，新建和編輯相應(yīng)的系列（Family）和材料屬性，并保存至VPM锭偿。標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和成品件庫(kù)的創(chuàng)建和維護(hù)均使用“目錄編輯器（Catalog Editor）”命令津阻，創(chuàng)建相應(yīng)的catalog類(lèi)型文件并保存至VPM；標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)創(chuàng)建采用設(shè)計(jì)表進(jìn)行參數(shù)化和系列化設(shè)計(jì)挂剪。

應(yīng)用實(shí)例

將本協(xié)同設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于某型飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)宵渡，技術(shù)路線如圖8所示。

圖8 某型飛機(jī)起落架三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)路線

1 人員組織權(quán)限創(chuàng)建

根據(jù)某型飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)流程她打，在系統(tǒng)默認(rèn)角色和上下文基礎(chǔ)上狰碟，建立兩類(lèi)角色：數(shù)據(jù)管理員（SJADM）和設(shè)計(jì)員（DESIGN），并按表2進(jìn)行授權(quán)栽埠。

表2 人員組織創(chuàng)建及授權(quán)

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)建

按照某型飛機(jī)起落架功能及結(jié)構(gòu)組成钉呐，根據(jù)構(gòu)型管理規(guī)定，創(chuàng)建產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)如圖9所示镶骗。根據(jù)各專業(yè)業(yè)務(wù)分工桶现，總體躲雅、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度骡和、控制等相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員可選擇產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)中各自上下文進(jìn)行協(xié)同工作相赁。

圖9 基于構(gòu)型的某型飛機(jī)起落架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

3 資源庫(kù)創(chuàng)建

創(chuàng)建了包含螺栓、密封件慰于、軸承钮科、充氣嘴、機(jī)輪婆赠、輪胎等在內(nèi)的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)件及成品件資源庫(kù)绵脯，如圖10和圖11所示。

圖10 飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)

圖11 飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)用成品件庫(kù)

4 骨架模型

根據(jù)接口控制規(guī)范建立的起落架總體布局骨架模型如圖12所示页藻。

圖12 某型飛機(jī)起落架總體布局骨架

5 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

依據(jù)建立的起落架總體布局骨架桨嫁，創(chuàng)建并豐富前、主起骨架份帐，基于骨架模型進(jìn)行前主起落架關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)璃吧。前起外筒的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)如圖13所示，最終關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)完成的前起落架如圖14所示捎霍。

圖13 某型飛機(jī)前起外筒基于骨架模型的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

圖14 基于三維協(xié)同設(shè)計(jì)的某型飛機(jī)前起落架

結(jié)論

根據(jù)飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)依賴主機(jī)接口忌颠、方案多變、異地協(xié)同缨吸、研制周期緊張的特點(diǎn)敲非，以基于ENOVIA VPM開(kāi)發(fā)完成的飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)為平臺(tái)進(jìn)行了三維協(xié)同設(shè)計(jì)方法研究，并成功應(yīng)用于某型飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)：

（1）創(chuàng)建人員組織并賦予角色源照，通過(guò)權(quán)限控制笋窍，實(shí)現(xiàn)兩類(lèi)角色（數(shù)據(jù)管理員和設(shè)計(jì)員）不同的操作流程和權(quán)限功能；

（2）根據(jù)飛機(jī)起落架的構(gòu)型管理特點(diǎn)锁销，創(chuàng)建了扁平化的起落架產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)项凉，利于不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員并行設(shè)計(jì)；

（3）創(chuàng)建飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和成品件庫(kù)赦牧，一次建立巧糖，長(zhǎng)期使用，提高了建模效率胳瑟；

（4）嚴(yán)格按照起落架系統(tǒng)接口控制文件要求蜻蒋，創(chuàng)建起落架骨架模型，并基于骨架模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)和協(xié)同設(shè)計(jì)厢岂，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)的自頂向下和自底向上的結(jié)合光督。

研究結(jié)果表明，基于ENOVIA VPM的飛機(jī)起落架協(xié)同設(shè)計(jì)，提高了研制效率可帽，為現(xiàn)代飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)提供了便捷和有效的技術(shù)手段娄涩。

參考文獻(xiàn)

[1] 高澤迥，黃振威映跟，于俊虎，等.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)·起飛著陸系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:航空工業(yè)出版社扬虚，2002.

[2] 黃志澎努隙，楊敬，趙永剛辜昵，等.基于CATIA的拱壩三維協(xié)同設(shè)計(jì).水電站設(shè)計(jì)荸镊，2011，27(4): 914.

[3] 王進(jìn)豐堪置，李小帥躬存，傅尤杰. CATIA軟件在水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.人民長(zhǎng)江，2009攒陋，40(4): 6870.

[4] 黃志文.基于CATIA灶花、VPM的結(jié)構(gòu)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù).直升機(jī)技術(shù)，2010(4): 2025.

[5] 趙海超筒煌，王強(qiáng)艰吏，劉敏.基于VPM的教練機(jī)三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用研究.教練機(jī)，2011(3): 2327.

[6] 劉俊堂拱宗，劉看旺.關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)在飛機(jī)研制中的應(yīng)用.航空制造技術(shù)涣累，2008(14):4 547.

[7] 劉俊堂.全三維飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用.航空制造技術(shù)，2010(18)：6871.

[8] 王占富菜盒，丁來(lái)軍蹦争，謝麗萍.MBD支持的不同設(shè)計(jì)平臺(tái)協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)探討.航空制造技術(shù)，2013(3): 4749.

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