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我國(guó)降落傘流固耦合仿真技術(shù)取得重大突破

2018-06-05
關(guān)鍵詞: 降落傘 流固耦合

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  經(jīng)過(guò)持續(xù)不懈的努力,2018年4月,航空工業(yè)航宇降落傘仿真技術(shù)研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功攻克了傘衣立體成形和勾掛處傘衣大變形的仿真兩大關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定傘的流固耦合仿真,仿真結(jié)果與相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)高度吻合!

  該技術(shù)的重大突破,是航空工業(yè)航宇領(lǐng)導(dǎo)重點(diǎn)關(guān)注、部門(mén)上下通力合作、技術(shù)人員不畏困難刻苦攻關(guān)的結(jié)果,不僅為公司節(jié)省了大量的外協(xié)費(fèi)用,更重要的是及時(shí)解決了相關(guān)型號(hào)研制中的技術(shù)問(wèn)題,縮短了產(chǎn)品研制周期,為公司型號(hào)研制工作提供了可靠的保障。

  回首那些攻關(guān)的不眠之夜,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的成員既有自豪、感動(dòng),也有艱辛和挑戰(zhàn),然而更多的是沉甸甸的責(zé)任與壓力。

  立足長(zhǎng)遠(yuǎn),確定降落傘仿真目標(biāo)

  仿真技術(shù)的應(yīng)用不僅可以大大減少試驗(yàn)的比重和設(shè)計(jì)的盲目性,同時(shí)還能節(jié)省巨額的設(shè)計(jì)費(fèi)用,縮短設(shè)計(jì)周期。因此,作為公司技術(shù)體系的重要組成部分,仿真技術(shù)對(duì)公司產(chǎn)品的研發(fā)起著積極的推進(jìn)作用,是公司研發(fā)系統(tǒng)的重要力量。

  而作為公司仿真技術(shù)體系中的一個(gè)重要分支,近年來(lái),在降落傘仿真技術(shù)研究方面公司也取得了一定的進(jìn)展:一方面,公司根據(jù)降落傘運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典理論,結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)方法,編制了降落傘質(zhì)點(diǎn)和六自由度運(yùn)動(dòng)程序,在一定程度上滿(mǎn)足了工程需求。另一方面,通過(guò)引進(jìn)俄羅斯降落傘穩(wěn)態(tài)仿真軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和工程化應(yīng)用,進(jìn)一步提升了仿真技術(shù)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)的指導(dǎo)作用。但是,由于俄羅斯穩(wěn)態(tài)仿真軟件沒(méi)有并行計(jì)算功能,傘衣網(wǎng)格數(shù)不能大于1000,因此,只能仿真較小傘的阻力特征,適用的范圍非常有限。由于無(wú)法掌握降落傘充氣流固耦合仿真技術(shù),加上缺乏仿真工具,2010~2014年期間,公司只能通過(guò)外協(xié)的方式,先后花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)元進(jìn)行降落傘充氣過(guò)程流固耦合仿真。然而,通過(guò)外協(xié)的方式雖然在一定程度上滿(mǎn)足了公司產(chǎn)品研制的需求,但是由于缺少仿真技術(shù)的核心,公司只能從合作方提供的數(shù)據(jù)對(duì)仿真進(jìn)行判斷,對(duì)模型是否真實(shí)反映了降落傘的參數(shù)和工作環(huán)境則無(wú)法進(jìn)行有效判斷。

  “降落傘核心仿真技術(shù)一定要掌握在我們自己的手上!”

  “應(yīng)用技術(shù)部要加快降落傘動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)研究,盡快在救生傘等產(chǎn)品研制仿真中實(shí)現(xiàn)突破?!?/p>

  基于公司長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的考慮,2016年底至2017年初,公司總經(jīng)理周方、副總經(jīng)理王煒先后對(duì)降落傘仿真工作做出批示,要求應(yīng)用技術(shù)部盡快成立項(xiàng)目組,抽調(diào)精兵強(qiáng)將,全力以赴開(kāi)展了降落傘仿真技術(shù)的研制工作,盡快攻克降落傘核心仿真技術(shù)的瓶頸。

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  積極探索,為降落傘仿真搭好臺(tái)

  為降落傘仿真搭好臺(tái),是進(jìn)行降落傘動(dòng)態(tài)仿真的前提。為此,需進(jìn)行降落傘仿真軟件的引進(jìn)及硬件配套工作。

  為落實(shí)仿真軟件引進(jìn)工作,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)認(rèn)真研究分析和討論,最終確定在“防護(hù)救生綜合仿真系統(tǒng)(二期)”項(xiàng)目中進(jìn)行仿真軟件的引進(jìn)工作。目標(biāo)確定,就需快馬撥鞭,風(fēng)雨兼程。為了早日完成目標(biāo)任務(wù),項(xiàng)目組長(zhǎng)楊輝、項(xiàng)目成員吳銘、吳亮積極作為,對(duì)項(xiàng)目中增加救生傘射傘動(dòng)態(tài)仿真模塊進(jìn)行了可行性分析。并在此基礎(chǔ)上,主動(dòng)與技改部、信息部充分溝通,在先后征得公司主管領(lǐng)導(dǎo)同意和上級(jí)組織批復(fù)的基礎(chǔ)上,將該項(xiàng)目分為兩個(gè)部分,其中“救生傘射傘動(dòng)態(tài)仿真模塊”部分就是專(zhuān)門(mén)為降落傘仿真軟件引進(jìn)而設(shè)置的。在應(yīng)用技術(shù)部、信息管理部、技改部、物資供應(yīng)部的通力合作下,成功引進(jìn)了降落傘動(dòng)態(tài)仿真軟件LS-DYNA,為降落傘充氣過(guò)程流固耦合仿真的研究提供了前提。

  由于降落傘動(dòng)態(tài)仿真軟件立足于型號(hào)工程研制,突出并行計(jì)算功能,其對(duì)安裝平臺(tái)要求較高。為此,吳亮多次與軟件廠(chǎng)商溝通,確定軟件安裝平臺(tái)的技術(shù)要求,并積極協(xié)調(diào)信息管理部與硬件平臺(tái)公司洽談具體配置及進(jìn)度要求,促進(jìn)了軟件安裝平臺(tái)的到貨安裝,保證了軟件的安裝、調(diào)試和運(yùn)行,為降落傘仿真奠定了基礎(chǔ)。

  “現(xiàn)在說(shuō)起前期準(zhǔn)備,一句而過(guò),但當(dāng)時(shí)確實(shí)很辛苦,大家不分白天黑夜地討論、修改、完善軟件引進(jìn)計(jì)劃,進(jìn)行可行性分析……為了能搜集資料、尋找適合的軟件廠(chǎng)商,大家加班加點(diǎn),四處奔走,逾越了一個(gè)又一個(gè)障礙,攻克了一個(gè)又一個(gè)難題,終于取得了關(guān)鍵性的勝利?!表?xiàng)目組組長(zhǎng)楊輝在回憶項(xiàng)目攻堅(jiān)準(zhǔn)備工作時(shí)感慨地說(shuō)。

  補(bǔ)齊短板,為降落傘仿真唱好戲

  根據(jù)相關(guān)調(diào)研情況,降落傘仿真軟件應(yīng)用難度高。如果軟件培訓(xùn)工作做得不好,對(duì)今后的應(yīng)用將產(chǎn)生不利影響。為此,吳銘、官本和根據(jù)產(chǎn)品的研制流程,著眼于軟件應(yīng)用需求,對(duì)培訓(xùn)功能點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真討論和細(xì)致分析,明確了技術(shù)培訓(xùn)的重點(diǎn)和要點(diǎn),并對(duì)軟件方需提供的技術(shù)資料(技術(shù)說(shuō)明書(shū)、用戶(hù)使用手冊(cè)、培訓(xùn)手冊(cè)等)進(jìn)行了規(guī)范,既為現(xiàn)有技術(shù)人員也為后續(xù)技術(shù)人員學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、應(yīng)用提供了遵循。

  降落傘仿真軟件的應(yīng)用是重中之重。而在降落傘仿真技術(shù)中,流固耦合技術(shù)和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)是兩大技術(shù)門(mén)檻,要將其應(yīng)用到工程實(shí)際中、達(dá)到工程實(shí)用的精度,還有更多細(xì)化的工作要做。以官本和、胡雪鵬為主的技術(shù)團(tuán)隊(duì),在多年潛心研究積累相關(guān)技術(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)上,對(duì)基于LS-DYNA的流固耦合技術(shù)和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)等核心技術(shù)進(jìn)行了鉆研,解決了大量工程實(shí)際問(wèn)題,使仿真精度越來(lái)越高,終于在降落傘充氣流固耦合仿真方面取得重大進(jìn)展。

  談起此次降落傘仿真技術(shù)攻關(guān)工作,項(xiàng)目組年輕的技術(shù)人員感慨良多,他們表示:“能參加該項(xiàng)目的攻關(guān),并取得重大突破,我們感到無(wú)比的光榮和自豪,這種榮譽(yù)感和成就感即使是讓我們吃再多的苦也是值得的。”|既是航空人,就知責(zé)任大,既做新裝備,就得多辛苦。他們唯一的希望就是通過(guò)自己的不懈努力,盡早取得降落傘核心仿真技術(shù)的突破。

  集智攻關(guān),降落傘仿真結(jié)碩果

  披星戴月,披荊斬棘。無(wú)數(shù)個(gè)日日夜夜的科研攻關(guān),每一步走來(lái)都充滿(mǎn)艱辛,每步的成功都是團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)、敢于創(chuàng)新的成果。雖然大家感到肩上的擔(dān)子很重,但仍充滿(mǎn)了必勝的信心。他們認(rèn)真梳理設(shè)計(jì)思路,冷靜分析符合性方法,謹(jǐn)慎制定驗(yàn)證試驗(yàn)原則,盡量避免少走彎路:對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)、每一次改動(dòng),精雕細(xì)刻,從每個(gè)設(shè)計(jì)圖到每個(gè)部件一遍一遍地審查,修改再修改。

  從最初就參與項(xiàng)目論證工作的專(zhuān)家吳銘深有感觸地說(shuō):“從項(xiàng)目的提出到仿真軟件的引進(jìn),再到關(guān)鍵技術(shù)的突破,各項(xiàng)論證成功,我們先后花費(fèi)了好幾年。”這些年里,以官本和為主的技術(shù)團(tuán)隊(duì)直面問(wèn)題,攻堅(jiān)克難,盡管問(wèn)題層出,一波三折,但他們知道,在這條極具挑戰(zhàn)性的科技創(chuàng)新路上,只有堅(jiān)持走下去,才能撥開(kāi)迷霧見(jiàn)曙光。

  功夫不負(fù)有心人,經(jīng)過(guò)辛勤的付出和奮力攻關(guān),凝聚著項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)智慧與辛勞的降落傘仿真技術(shù)終于結(jié)出了累累碩果:

  2015年8月,技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了將俄羅斯翼傘仿真軟件建立的傘模型導(dǎo)入LS-DYNA,并在LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)了翼傘的自由飛流固耦合仿真。

  2016年6月,完成了通用飛機(jī)救生傘阻力系數(shù)和擺角的仿真。從傘自由飛流固耦合仿真得到的曲線(xiàn)可以看出,傘的擺角有逐漸變小的趨勢(shì),最終會(huì)穩(wěn)定在12°左右。

  2016年9月,完成了人用傘空投試驗(yàn)穩(wěn)定傘工作過(guò)程的流固耦合仿真,得到了不同高度和速度下假人穩(wěn)定傘的性能參數(shù)。

  2016年9月,完成了模型救生傘的阻力系數(shù)仿真。技術(shù)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地用模擬傘自由飛的方法獲得阻力系數(shù)為1.05,與試驗(yàn)值相差不到10%。用CFD軟件計(jì)算傘的阻力系數(shù),一般不超過(guò)0.9。

  2017年6月,完成了某型救生傘的開(kāi)傘過(guò)載仿真。這是公司首次自主進(jìn)行的開(kāi)傘過(guò)載仿真。

  2017年9月,完成了某大型投物傘的阻力特征仿真。仿真結(jié)果表明,開(kāi)縫傘比原型傘的阻力特征僅低0.2%。

  2018年3月,完成了某傘的阻力特征仿真,為此型傘應(yīng)用于工程實(shí)際提供了技術(shù)支撐。

  2018年3月,降落傘的流固耦合仿真成果在南京機(jī)電進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)展示,得到與會(huì)人員的充分肯定和認(rèn)可,相關(guān)仿真技術(shù)方法和仿真結(jié)果代表了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有最高水平。

  ……

  航空工業(yè)航宇降落傘仿真技術(shù)研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)雖然成功解決了降落傘充氣流固耦合仿真方面的許多問(wèn)題,但團(tuán)隊(duì)成員也充分意識(shí)到,在相關(guān)傘類(lèi)和氣囊類(lèi)產(chǎn)品仿真中,仍有無(wú)數(shù)的技術(shù)難題就在前面。面對(duì)前進(jìn)中的困難,大家決心繼續(xù)發(fā)揚(yáng)敬業(yè)愛(ài)崗、不畏艱險(xiǎn)、務(wù)實(shí)創(chuàng)新的精神,掃除前進(jìn)道路上的一道道障礙,不斷提高仿真軟件的并行應(yīng)用能力,確保降落傘流固耦合仿真在國(guó)內(nèi)的領(lǐng)先地位,并將其轉(zhuǎn)換為企業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì),為促進(jìn)公司又好又快發(fā)展,為加強(qiáng)國(guó)防、報(bào)效祖國(guó)再立新功。


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