1978年7月,在航空科學技術工作會議上通過的《1978—1985年航空科技發展規劃綱要》中明確提出:“要瞄準新一代戰斗機,組織開展以8個關鍵研究項目為中心的預先研究工作和10個專業共199個重大研究課題研究。”
而位列8個關鍵研究項目之一的“計算機輔助設計與制造”,是今天“挖寶”的主角。
1983年,航空工業在“六五”計劃中將計算機輔助設計/制造及管理(CAD/CAMM)列入了預研重點課題,航空工業計算所、一飛院、強度所、中航西飛和西北工業大學的上百位專家在時任強度所所長馮鐘越、時任一飛院總師陳一堅、西北工業大學教授楊彭基等的率領下,共同研制成功了當時國內集成度最高的7760計算機輔助飛機設計、制造及管理系統(7760CAD/CAMM)。
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▲陳一堅
該系統成果后來被評為1986年國家科技十大成就之首,并榮獲國家科學技術進步獎二等獎。
7760CAD/CAMM首次在陳一堅擔任總設計師的“飛豹”飛機研制中得到實際應用,對“飛豹”的總體優化、結構有限元非線性分析等發揮了十分顯著的效果。
艱難起步
“飛豹”飛機是國內最早開展計算機輔助設計的機型之一。
20世紀70年代末,計算機開始在國外大量使用,而國內還尚未普及。我國的導彈、飛機等高科技產品的設計,依然沒有擺脫趴圖板、拉計算尺的老路子,工作效率低、易出錯,工程技術人員的勞動強度也非常大。由于“飛豹”飛機的先進氣動力、強度、動強度等新技術的使用都離不開計算機設計、有限元分析等強力工具。陳一堅認為,既然設計規范發生改變,計算機應用就必須跟上。雖然當時硬件條件有限,但計算機輔助設計的新概念還是得以實施。
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▲早期設計場景
“飛豹”開始研制的時候,改革開放剛剛起步。那時候一飛院只有一個X2機和DJS-7計算機,都是晶體管式的小機器,根本滿足不了“飛豹”研制的需要。1982年,被任命為“飛豹”飛機總設計師的陳一堅,立即向航空工業部反映“飛豹”研制急需大型計算機的情況。歷經40多天,他終于將當時最好的655計算機帶回閻良。
“勒緊褲腰帶”買計算機,現在看來絕對是一條正確的路!用了計算機以后,每個人的工作速度加快了幾百倍,質量大幅提高,精確度也顯著提升。
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▲陳一堅匯報工作
以前飛機設計用的計算機都是手搖的。為了適應新的設計工具,設計人員就買了很多計算機方面的書籍、資料,自己先學,從頭學起,看不懂的,就向計算機水平高的同志請教。陳一堅就是自己學編程,編完之后打孔有錯的就在計算機上校正,上機有一大堆曲線再整理出來,就這樣一點一點干起來。
新增655計算機的時候,正值“飛豹”設計最為繁忙的階段,計算機在一飛院的應用得到全面普及。凡是有計算任務的專業,655計算機都有用武之地。
網絡集成
接下來,計算機輔助設計要面對的問題就是數據傳遞。載荷算完之后,要算強度和結構,每個人的結果都很快,但是這么多數據如何跟下游的工作聯系起來?將上游的計算結果輸出,再輸入到下游的計算機中,這樣效率很低,質量也不高。
有一次,陳一堅在一本美國雜志上看到了計算機“集成”的概念,里面的幾個框圖讓他頗受啟發——能不能將已經計算出的數據通過計算機連接直接傳給下游計算機?這樣就減少了數據下載上傳的過程,工作質量和效率可以大大提高。實際上,幾乎是在同一時期,美國人也遇到了同樣的問題,而且已經嘗試著做起了計算機網絡集成。
矢志攻堅
1980年3月,作為航空預研重點研究方向之一的計算機輔助設計/制造(CAD/CAM)項目,在航空研究院的組織下,由計算所等多個廠所與西北工業大學合作,在國內率先開展了CAD/CAM研究。1983年,航空工業在“六五”計劃中將計算機輔助設計/制造及管理(CAD/CAMM)列入了預研重點課題,西安地區的計算所、一飛院、強度所、西飛和西北工業大學的上百位專家在強度所所長馮鐘越、一飛院總師陳一堅、西工大教授楊彭基等的率領下,共同研制成功了當時國內集成度最高的7760CAD/CAMM系統。
項目最開始是在馮鐘越領導下做起來的。1982年10月,馮鐘越積勞成疾,不幸逝世。陳一堅接過重擔,繼續沖擊。
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▲陳一堅和楊彭基教授交流
當時,一飛院只有萬次計算機,能力不夠。正好計算所引進了德國的7760計算機,是當時最好的設備。最終,研制團隊利用7760計算機完成了140多萬語句的軟件,做出了776OCAD/CAMM系統,使計算機輔助設計、制造及管理走在了全國各工業部門的前面。
到了1987年,研制團隊計算出160多萬條數據,最終獲得了1987年全國十大科技成就獎。
7760CAD/CAMM系統是以“飛豹”飛機研制為背景發展起來的,其中的總體優化、結構有限元非線性分析、CAD/CAMM等先進的計算機技術都首先應用于“飛豹”飛機的研制,并取得了明顯效果。
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在應力分析方法上,陳一堅提出了全面開發應用有限元法代替傳統的工程梁法,實現了從局部求解到全機求解的重大飛躍。在全機靜力試驗中,他提出了達到67%設計載荷即可首飛的決斷性意見,這是對以往達到100%設計載荷方能首飛的傳統做法的重大突破,大大縮短了研制周期。
7760系統之前,國內還沒有系統的計算機輔助設計、制造及管理系統,只有零散的計算機設計。這個項目是國內第一次,而且是真正應用在飛機設計上。此后,該系統被廣泛應用于航空工業多個飛機型號的設計、試制和制造與管理工作。這標志著航空工業在CAD/CAMM技術方面在國內處于領先地位。
致敬!
本文轉載自公眾微信號:中航工業
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