本站原创【摘 要】大型民用飞机的研制是一个复杂的、综合的系统工程,采用现代的模块化设计理念,对飞机机体结构模块进行划分,模块化的设计管理对工程更改的控制包括更改范围、功能影响、更改追溯,都有显著的提升作用.
【关 键 词】民用飞机；结构；模块化
0引言
模块化是一种设计方法,它的历史追述可以追溯到大工业时代的模块化设计和模块化产品.在产品设计过程中,应用模块化方法,有利于将复杂产品简化.大型民用飞机的研制是一个复杂的、综合的系统工程,麦道公司采用按照飞机的段号来组织产品数据,后来其他飞机公司也采用类似的方法,奠定了现代飞机模块化设计的基础.现在的波音公司和空客公司进一步发展模块化理念,使飞机的研制进入了一个全新的模式―模块化设计.
1飞机机体结构模块划分
1.1模块定义
模块是可以独立设计、自由创新和更改的,有充分的自主性,但须遵守共同的设计规则.模块不能孤立的存在和发挥作用,它在系统中只是一个分系统,必须同其他分系统结合,构筑更复杂的系统.任何复杂系统其分系统（模块）之间关联都很严密,越是复杂的系统关联程度越高.模块化的过程中制定的“设计规则”便是处理模块之间的规则.因此,每个模块在独立改进创新时,只要遵守设计规则,便无需再同其他模块横向协调.
在民用飞机制造业,波音公司对“模块”下了如下定义：
（1）模块是指产品所需要的、可重用的零组件和相关元素的逻辑结合.
（2）模块包括了该模块产品定义的所有数据：
零组件3D/2D模型及零件细目表、制造数据、工艺规范、工装信息、技术要求、验证数据和质量数据.
（3）模块不是一个可制造的最终项目.
（4）模块的有效性可用制造序列号来标示.
（5）模块用来满足选项的功能需要.
1.2模块划分
飞机的大部分零组件属于稳定和基本的模块,飞机机体结构设计可以按照飞机结构模块进行划分.
飞机的结构可以划分为部件级、组件级.部件是产品设计与制造过程中功能相对固定的大的结构单元.以部件为模块单元,便于模块的相互独立和互换,同时也便于借鉴以往设计成果.部件模块化强调功能的独立性.
功能分解细化后,可进一步将部件中的某些组件模块化.同时产品的大件、承力件或重要结构件,锻件或数控加工件可以划分为基础件模块.每一个有独立功能的小组件可以划分为一个模块.接口是预先设计,反映模块间相互作用和安装等.各个小组件之间的接口关系可以划分为一个模块.这样就可以保证模块与模块之间相互独立,他们通过上一层次的系统关系组成部件结构.
以下例子说明飞机主结构模块的划分：
部件可以看成大模块,部件分解为组件,组件为下一层模块,再继续分解为基层模块.当上层模块分解为下层模块时,应检查它的完整性,并预先尽可能详尽的了解下层模块之间及与上层模块之间相互的依赖关系,即下层模块的总成能完整地、精确地构成上层模块.
1.3模块数据
模块不仅可以用一组零组件数模构成,也可以仅由数据元素或抽象关系构成,如维护手册、设计文档、配合关系、密封要求、外形要求等.
1.4模块标识
模块的标识用模块号和版本号进行控制,模块与相关零组件的数据（如设计规范、工艺数据、工装数据等）之间有连接.模块更改后,相应的模块号或者版本号也要进行调整.
2模块化设计对工程更改控制
2.1控制更改范围
模块内的某个零件发生更改,由于模块之间的相对独立,模块的接口保持不变,该更改只在模块内传播,其影响只限于本模块之内.这样就可以简化工程更改管理径.例如,机头框模块更改时,只影响到框模块内部的数据,不会影响到其他模块的数据.
2.2控制功能影响
分别设计的模块最终要集成上层模块,模块化的成功必须基于对参数之间相互关系的了解.模块之间存在的所有依赖关系均被分离和纳入设计准则.模块化要求在设计之前,就应制定自上而下的设计规则,并形成规范.
影响到与模块的相互关系（接口）的信息,传递到上层模块工程师,上层模块工程师从他所处的角度加以解释后以简约和分解的形式反馈到其他模块或再上层模块,所以各下级模块的影响到接口的设计更改信息需要上层模块来处理.通过这种分解的信息处理、传达和模块之间的接口的控制过程清晰、简化.例如,机头框模块与蒙皮模块之间的接口信息包括连接件、密封等,这些信息就表达在机头部件模块里面,如果框模块的更改影响到密封等接口信息,就需要在机头部件模块里面处理.
2.3更改追述性
基于上节1.4模块标示的论述,模块的标识用模块号和版本号进行控制.模块内部的更改,不涉及接口的情况下,模块的标识可以不发生改变.对于模块内部的更改可以采用记录模块内零部件目录更改进行控制和记录.零部件目录需要包含零部件信息、装配关系、标准件等信息.涉及模块之间接口的更改建议更改相应的模块标示.模块化的更改信息记录和追述,使得工程更改的清晰可见,对于更改的记录自动化管理提供平台.
【参考文献】
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[责任编辑：许丽]