结构团队：为飞机铸就丰满“血肉”

吴玉国

团队煞费苦心，开展了大量技术攻关，为飞机铸就丰满的“血肉”。

一飞院结构设计团队承担着研究院所有飞机型号的结构与机构设计工作。在长期的型号研制过程中，这支队伍形成了敢于探索、勇于创新的优良传统。他们在型号研制中不断探索、应用新技术、新方法，在圆满完成各项型号研制任务的同时，还在飞机设计技术上取得多项突破，形成了一套完整的设计流程和方法，其中多项技术在国内处于领先水平，为中国飞机结构设计的进步作出了突出贡献。

在飞机设计方面，不同的专业承担着不同的使命：总体气动专业为飞机注入“魂魄”，发动机为飞机安上了“心脏”，航电专业为飞机装上“大脑”，而结构专业则为飞机铸就丰满的“血肉”。为了让飞机血肉丰满，拥有一副搏击蓝天的强壮体魄，结构团队煞费苦心，开展了大量技术攻关，尤其在技术创新和新技术应用上下了不少功夫。

就以备受关注的大型运输机运-20为例。结构团队负责设计机身、机翼、尾翼等机体结构。由于运-20身躯太过庞大，各种结构错综复杂，不仅技术难度超过以往任何型号，工作量也是呈几何级数增加，如果再用常规的设计思维和加班加点、通宵达旦的玩命，也无法满足设计周期及设计品质的要求，因此，创新成为完成研制任务的唯一出路。

为了在紧迫的周期内完成极其复杂的结构设计任务，结构团队积极探索能够提升研制效率的先进技术。在机身结构设计中，为了使结构能在满足特定约束条件下，提高结构效率，减轻结构重量，提升飞行性能，他们大胆地探索，采用国际先进的“拓扑优化”技术，即：在飞机数字化模型的基础上，通过数学方法对错综复杂的各类结构进行优化求解，以求在最短的时间内找到最优的结构布局。在运-20飞机结构设计中，该项技术的探索和应用不仅使飞机的减重效果非常明显，而且优化后的结构承载效能也有很好的体现。

同时，为了解决拓扑优化设计带来的零部件大型化、复杂化、加工制造难以实现的问题，结构团队还积极探索3D打印（激光增材制造）技术在飞机研制生产上的应用，并将拓扑优化设计与3D打印（激光增材制造）技术进行“联姻”，解决了不少过去难以解决的问题;比如运-20的主襟翼滑轮架研制问题。曾是制约型号研制的“技术瓶颈”之一，而拓扑优化和3D打印技术的应用，则完美地解决了这一难题。拓扑优化和3D打印技术的结合，还在国内首次实现了大型整体高强、高韧钛合金激光成形主承力结构件的装机应用，他们开展的激光成形钛合金构件设计技术、制造技术、验收条件、验证考核等关键技术研究，解决了大型整体钛合金构件研制周期长，制造成本高等难题，建立了完善的激光快速成形技术质量体系，开通了国内激光快速成形技术主承力结构型号应用的道路。大大提高了型号的研制效率。

此外，他们通过三级样机平台开展结构数模设计，进行基于模型的系统接口协调，将原本在生产阶段才会遇到的装配和系统需求等问题提前解决在设计阶段。他们开展的机构动力学分析、运动机构分析以及运用大量基于模型的机构运动与动力学仿真技术优化，也都在飞机结构设计中发挥了重要作用，取得了显著效果。其中，在运-20飞机机翼设计中，他们通过各种优化设计，使运-20飞机的机翼在重量最轻的前提下完全满足设计要求，被业内赞为“精品机翼”，受到了使用部队的高度赞誉。运-20飞机交付部队后，空军飞行员在接受央视采访时自豪地说：别看这架飞机這么大，但它飞起来像鸟儿一样轻盈，说明它有很好的飞行品质。

多年来，结构团队一直专注于结构优化设计，在多项型号研制中不断突破、创新，建立了一套结构布置优化、拓扑优化、参数优化、细节优化的流程和方法，并在超临界翼型、多轮多支柱起落架、复杂机构后货舱门等大型部件的优化设计上取得多项创新成果。这一系列创新之举，不仅为各型飞机铸就了丰满的血肉、打造了强劲的体魄，使飞机能够搏击风雨、翱翔蓝天;同时也大大提升了我国飞机“智能设计”的水平，使我国的飞机研制水平迈入世界先进行列。

结构设计团队的出色工作也得到了各方的充分认可，以一飞院结构设计研究所为主申报的“国家级工业设计中心”获得国家认证，成为航空工业和陕西省唯一的“国家级工业设计中心”。