讲实惠的“务虚”团队

发布时间 : 2019-12-31     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

虚拟设计、虚拟优化、虚拟验证,在中国运载火箭技术研究院(简称火箭院)北京宇航系统工程研究所3室,有这样一个“务虚”的团队,别看他们工作手段都“虚拟”的,但他们的工作成果为院带来的却是真正的实惠。


虚拟设计 迟到的卫星也能发射


火箭发射要送什么卫星上天,是在研制之初就确定的,因为火箭设计师要提前为卫星设计接口、位置、支架等,确保卫星一路平安。

在某型号产品总装前,院接到两个新用户搭载发射申请。型号产品已基本定型,虽然还有搭载余量、但新支架设计、试验、生产,最快也要两个月的时间,赶不上既定发射窗口。

该型号产品要抢占商业航天市场,就要具备机动、灵活的发射能力。为此,虚拟仿真验证团队采用虚拟技术,快速设计迭代,在一周之内完成新支架的设计和试验验证,又通过3D打印的方式生产出来,成功抢在总装之前,让两颗新任务“上车”。不仅为院节约了近百万元的研制、试验经费,还额外创造了数百万元的收益。


虚拟优化 卫星“超载”也能发射


型号产品的发射能力在专业上称为载荷,一发型号产品的载荷是有限的,如果搭载的有效载荷重量超标,就会造成“超载”。高速公路上货车超载会造成安全事故,火箭“超载”也是不允许发射的。

在某型号产品研制初期,因为申请的搭载发射的客户较多,设计师计算后发现,所有搭载的有效载荷重量加在一起超重了3公斤。商业航天讲究开拓市场,但航天人更讲究发射可靠性。

为了不让客户失望,虚拟仿真团队再次接过重任,决定通过优化卫星支架设计,“让”出3公斤的载荷给搭载产品,解决“超载”问题。虚拟仿真团队以“克”为单位进行设计验证,经过大量计算,最终成功为整体支架减重3公斤,保证了发射可靠性的同时,成功为客户完成了发射任务,为院多创收近百万元。


虚拟验证 免除卫星座椅后顾之忧


当前,发射需求旺盛且相对急迫,为了尽量多搭载一些产品上天,满足客户要求,载荷支架设计变得越来越复杂。

在某型号产品的一次可靠性论证过程中,分析人员发现有个螺栓可能存在风险,讨论时有人建议进行实物试验考核,消除后顾之忧。但这就需要设计成产两套支架产品,一套试验,一套上箭,周期需要一个月时间,影响发射进度。

为了保证履约时间、提高论证效率,虚拟仿真团队采取了“三步走”策略:优化结构,减少该螺栓受力;优化螺栓布局,让力在各螺栓上均匀分布。完成这两项设计之后,他们又梳理对比历史上的真实试验结果,给出了该螺栓满足发射条件的结果,消除了支架的“后顾之忧”的同时,为院节约了百余万元的经费。几天后,发射成功了,飞行结果显示,该螺栓受力状况受控,符合设计要求。

手段是虚拟的,成果却是实打实的。这个“务虚”的团队为院争取到的实惠还有很多。虽然看不到产品实物,但他们电脑中的一组组数据,一个个模型,却正在无限接近真实,为院创造着更多的价值。

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