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俄罗斯航空工业持续推进数字化转型

2020-05-19 03:11:22 来源:福鼎资讯网

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俄罗斯航空产品研制统一信息系统的硬件及软件工作界面。

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SSJ-100 支线客机的三维数字样机。

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俄罗斯库兹涅佐夫公司的增材制造(3D 打印)设备。

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作为一种军用飞机,苏-57 战斗机在研发、生产和使用维护等方面也都全面采用了数字化技术。

讯:俄罗斯政府早在2017年就正式批准了数字经济发展规划,总统普京在国情咨文中也提到利用技术革新的重大能力,以及短期内以立法方式消除数字化技术应用障碍的必要性。在工业领域广泛的应用数字化技术有助于工业4.0推进、多样化经济变革和出口能力发展。在航空制造领域,数字化技术可以用于新产品快速设计、制造、市场投放,以及全寿命跟踪。当前,俄罗斯联合飞机制造集团、联合发动机制造集团、俄罗斯电子集团等大型航空相关企业都开始研究并引入各类数字化技术,积极促进研制生产和服务系统向智能数字化模式转变。

数字化发展需求

由于引入新的数字化生产技术、标准和方法,世界飞机制造业正发生根本性变化。俄罗斯认为,国外领先的飞机制造商已开始全面掌握航空产品研发、测试、生产供应、销售和运营的全程数字化能力。俄罗斯企业在使用先进数字技术方面起步较晚,仅在SSJ-100等新机型的开发过程中引入了虚拟设计工具,建立了数字格式的技术文档。

俄罗斯航空产品的研制问题,首先是阶段耗时较长,在现有体系内, 航空产品各个元件、组件和部件的设计、建模与试验不能并行进行,而返回之前任一阶段又需要额外的资金; 其次,大量的资金都花费在多次的实体测试上;第三,由于必须对纸质文件进行管理和保存,增加了核对和修正的复杂性,以及人为因素造成负面影响的风险;同时,俄罗斯目前还没有能够保障所有航空工业组织间顺畅通信的信息基础设施,且缺少协调一致的解决方案。

为此,俄罗斯当前致力于形成统一数字环境,将设计文件和其他文件向数字格式转化,发展数字孪生技术,保障所有实物资产完全数字化, 以便在根据设计、试验生产需求和资源有效利用等方面进行优化;努力建立一个综合的软硬件平台,将生产准备系统、管理系统和资金管理系统的功能都集中,同时确保较高的技术信息安全标准,在初始阶段将通过数据自动收集系统进行填充,集成相关用户的工作数据,包括航空装备研究机构、认证中心、生产企业、租赁和服务公司、运营商等;加强发展信息基础设施,包括兼顾数字技术要求的保障用户对数据收集和传输需求的通信网络,数据存储和处理中心系统(包括高效计算系统、云计算方案等), 保障提供可负担的、安全稳定的且经济有效的航空工业数据存储和处理服务,开发并推广使用统一的国家数字平台,将已有的和正在开发的不同系统组合起来,形成多个行业数字技术能力中心等。

数字化技术应用

对航空工业来说,数字化技术已经渗透确定发展方向、产品研发、批生产、使用维护等全寿命阶段。根据霍尼韦尔公司的报告,全球47%的受访运营商计划在近一段时间内为每架飞机投入约50万美元用于引入数字技术。目前俄罗斯数字化技术的应用范围包括:

——主动控制系统,通过载荷控制影响飞行中的飞机载荷和气动弹性特性。在机身设计时布置可提供特殊操纵面倾斜的信号的传感器,降低局部载荷,减少机身疲劳和机翼重量, 提高寿命。

——大数据技术,俄罗斯国际航空公司2016年开始利用大数据技术, 跟踪飞机飞行期间单元和部件的技术状态。这些巨大的信息流被传输到地面技术维护和维修服务部门,经过系统处理后形成了及时更换磨损部件的计划,无需停工维修。

——瞬时计算能力,俄罗斯S7航空公司测试了通过连接到银行系统的区块链销售机票的情况。从订购机票到借记资金和更新状态的所有操作都自动执行,可以在23秒内完成任何付款,包括之前需要14天才能完成的远期订购。

——保障空中安全,飞行期间飞机位置和航线的实时图像在现代化系统“佩刀飞行探索器”(Sabre Flight Explorer)中显示,将系统数据与来自机载计算机的信息同步并进行分析, 以保障飞行安全。

——方便飞行员工作,飞行员使用电子飞行包(Electronic Flight Bag)产品,借助独立的笔记本电脑和带有专用软件的便携式平板电脑,使飞行员可以通过互联网和内部网络进行工作。

数字化技术进展

为落实国家数字经济规划,提升航空工业产品研制效率,俄罗斯各大航空集团在企业内部积极推广数字化技术。

1.统一信息环境

当前,俄罗斯联合飞机制造集团下属的图波列夫公司已经初步具备飞机设计、生产和售后服务的统一信息环境。这是俄罗斯航空制造业首次建立全寿命周期的统一信息环境,图波列夫公司下属的设计局引进了大量新型计算装备,包括超级计算工具, 实现了无纸化设计,通过虚拟现实、3D技术等应用大大提高了复杂零部件的设计效率。该系统在2015年开始研制,2017年在虚拟环境完成数字化设备建设,利用样机的数字孪生、大量计算软件和虚拟模型能够加速飞机设计试验过程。例如,在虚拟环境下进行部件试验不需要实体台架,可集中不同地点的设计数据,在24/7小时制度下工作。

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