摘 要：随着航空航天事业的快速发展，飞行器制造行业竞争愈演愈烈，各种各样的新型技术不断被引进到飞行器设计制造当中，为飞行器设计做出了巨大贡献，极大地推动了航空事业的进一步发展。鉴于此，文章对当前应用最为广泛的新型技术——虚拟制造技术，技术群及主体功能进行了相应介绍，对其在飞行器设计中的具体运用进行了一定探析。
关键词：虚拟制造技术；仿真建模；飞行器设计；运用
前言
面对新形势下给航空行业、飞行器制造企业自身所带来的诸多新挑战，为了赢得竞争，迎合时代发展，企业不断尝试研发新的产品，改造生产技术。在这一过程中，不可避免的会遇到各种各样的问题，在一定程度上造成人力、物力和财力等资源的不必要浪费。将虚拟制造技术应用到飞行器设计当中，将能够有效解决上述问题，对提高飞行器设计水准，提高飞行器生产质量具有重要价值。
1 虚拟制造技术
1.1 虚拟制造技术群
随着虚拟技术的高速发展，其开始向更多的领域渗透、延伸拓展，开始得到越来越广泛的应用，并衍生出了许多新型虚拟技术，如虚拟制造技术、虚拟装配技术、虚拟可视化技术等等。其中，虚拟制造技术作为一种新型仿真建模技术，在飞行器设计中有着良好的应用，它的软件设计部分相当复杂，且对虚拟现实技术有着较强的依赖性。虚拟制造技术的技术群主要包括控制技术群、仿真技术群和建模技术群三类，控制技术群主要负责对仿真与建模过程进行组织和管理，提供仿真与建模所需技术方法[1]。同时，其还能够对产品设计成本进行估算，对仿真信息与流程进行监控。仿真技术群以虚拟技术核心部分为基础，对产品的生产规划、制作过程及产品性能进行仿真处理，并为产品生产制造提供相应技术条件。建模技术群按照层级划分可以分为产品级、车间级和企业级三个级别，产品级建模主要是对产品及其生产工艺进行建模；车间级建模主要用于对设备、车间布局、车间监控和调度进行模型建立；企业级建模主要包括成本分析模型、生产决策模型、风险评估模型、市场预测模型和效益评估模型等多个部分。
1.2 虚拟制造技术的主体功能
虚拟制造技术的功能多种多样，它不但可以对产品的性能、可制造性、可装配性进行数字化分析，而且能够将制造信息融入到产品设计与工艺之中，通过计算机的相应处理后，模拟出多种不同产品及制造方案，生成产品制造模型，从而便于生产人员对产品的进一步了解，优化产品设计方案与制造方案。作为一种仿真建模技术，虚拟制造技术的主体功能自然是仿真和建模。它通过对产品生产过程的仿真处理，对产品工艺、风险效益、市场预测、设备、调度等的建模，可以实现对产品加工过程的有效评估，对风险和效益的有效评估，从而改进产品加工方式，提高生产效率[2]。除此之外，这一主体功能还有助于生产人员对产品各个方面的更为详尽全面的了解，如工艺流程、性能、可制造性等，有助于飞行器生产制造方案的优化处理。虚拟制造技术主体功能的实现主要依赖于两个关键技术，即虚拟现实技术和嵌入式仿真技术，这两种技术一个主要负责仿真一个主要负责模拟，共同实现虚拟制造技术功能的正常发挥。
2 基于虚拟制造技术的飞行器设计
2.1 生产加工过程的了解
了解飞行器产品的生产加工过程是实现飞行器有效设计的前提基础，而了解则需要通过细致深入的分析来实现。由于飞行器设计过程中存在的许多问题都需要通过分析、仿真建模处理，而要想取得有效的分析成果，单纯的依靠人脑是不够的，还必须要借助先进的科学技术与设备仪器。利用虚拟制造技术对飞行器设计过程进行仿真分析与模拟，包括使用嵌入式仿真技术以动态的形式将飞行器零部件的加工流程、组装顺序、装配标准、设计参数、连接件等表现出来，使用虚拟现实技术将飞行器的生产工艺、零部件、设备、调度等进行建模[3]。经仿真分析与模型建立，从而找出飞行器在当前工艺、加工方式等条件下存在的各种问题，并加以及时有效的处理，补充其中不足，完善设计缺陷，优化设计制造方案，从整体上提升飞行器生产效率。更重要的是，在虚拟制造技术的使用下，生产人员可以对飞行器设计内容及过程相对容易的了解和掌握，了解飞行器加工的具体流程，这就为飞行器的良好设计与改进创新提供了有利条件。
2.2 部件装配与产品设计布局
飞行器作为一种结构复杂的产品，需要由多种零部件和附件组装而成，而只有所有构件、附件全部安装精确到位，飞行器的质量才能得到可靠保证。但在实际装配中，这是一项精细活，不仅配件、部件数量多且种类复杂，很容易出现安装错误情况，而一旦安装错误便会导致零件报废，造成资源浪费，生产效率的下降。采用虚拟制造技术对飞行器零配件进行装配，可以有效减少错误情况发生，减少资源浪费，节约成本[4]。该技术建模精确度非常高，通过对产品进行三维立体图样建模，可以真实准确掌握产品的性能、质量等特性，为部件的合理正确装配提供有利条件。不仅如此，它还提供有装配模拟软件，能够对部件的装配过程进行模拟，对飞行器设计过程进行监控，找出其中干扰因素并排除。
以往飞行器设计的外形布局都是采用塑料模型，不仅耗时费力，而且难以测评和修改。现采用虚拟制造技术对飞行器产品的设计布局进行优化调整，提高其合理性，克服传统缺陷。通过对飞行器外形进行仿真建模，生成相应数据报告，将其布局以三维立体动态的形式呈现出来，并对布局过程进行相应的简化处理。
2.3 产品性能的调节
产品性能是使用者对产品最为关注的一个方面，而良好的性能可以有效增强企业竞争力，赢得客户青睐。将虚拟制造技术引入到飞行器的设计制造过程中，对飞行器的性能进行了解与改进。鉴于运动协调关系、运动设计范围、产品强度与刚度、动力学特性等是影响飞行器性能的主要因素，通过对这几个因素进行明确与合理控制，从而实现对飞行器性能，尤其是动力学性能的有效调节。使用虚拟制造技术，通过计算机软件对飞行器设计进行仿真模拟，对其强度与刚度进行合理设计，提高运动关系协调性，明确运动设计范围，分析动力学性能[5]。
3 结束语
虚拟制造技术在飞行器设计中的应用是该技术的一个典型应用，相比于其他多种技术而言都具有明显的优越性。它可以加强产品设计过程的了解，提高部件装配与产品设计布局的合理性，有效调节产品性能，可以对飞行器进行有效的仿真分析与建模。总之，虚拟制造技术在飞行器设计中具有十分巨大的应用价值，具有良好的发展前景。
参考文献
[1]吴维江.基于DELMIA的飞行器虚拟装配技术研究与应用[D].南京航空航天大学，2009.
[2]吴玲.面向飞行器总体设计的虚拟装配约束管理研究[D].南京航空航天大学，2010.
[3]甘春闰.面向飞行器设计的虚拟集成平台（IVPAD）关键技术的研究与实现[D].南京航空航天大学，2008.
[4]娄依志，周永平，申亮，等.虚拟装配技术在飞行器结构设计中应用研究[J].机械研究与应用，2014，04：125-127.
[5]周安宁.协同设计技术及其在飞行器设计中的应用研究[D].南京航空航天大学，2012.
作者简介：刘东帅（1985-），男，汉族，吉林省吉林市人，现职称：助教，学历：本科，研究方向：飞行器制造工程。
