全机静强度试验数字化协同设计实践

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32300

中国飞机强度研究所建所 60 周年专刊

本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索

前一篇 |

全机静强度试验数字化协同设计实践

张建锋¹^,², 刘冰²(), 李涛², 张程瑞², 郭琼², 刘思扬²

^1.中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室，西安 710065
^2.中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室，西安 710065

收稿日期:2025-05-27 修回日期:2025-06-17 接受日期:2025-07-04 出版日期:2025-07-21 发布日期:2025-07-18
通讯作者: 刘冰 E-mail:646306782@qq.com

Practice of digital collaborative design for full-scale aircraft static test

Jianfeng ZHANG¹^,², Bing LIU²(), Tao LI², Chengrui ZHANG², Qiong GUO², Siyang LIU²

^1.National Key Laboratory of Strength and Structural Integrity，Aircraft Strength Research Institute of China，Xi’an 710065，China
^2.Aviation Technology Key Laboratory of Structure Static and Fatigue Test of Full Scale Aircraft，Aircraft Strength Research Institute of China，Xi’an 710065，China

Received:2025-05-27 Revised:2025-06-17 Accepted:2025-07-04 Online:2025-07-21 Published:2025-07-18
Contact: Bing LIU E-mail:646306782@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

全机静强度试验作为飞行器结构强度验证的关键环节，其数字化转型对提升试验效率与质量具有重要意义。针对传统试验业务中设计效率低、协同程度弱等难题，提出了以数字化协同设计为核心的全机静强度试验设计模式，开展了试验设计协同、参数化设计等关键技术研究，建立覆盖试验设计全生命周期的数字化协同设计体系。研制了试验数字化协同设计系统，通过标准化模型库、结构化数据管理及设计工具开发，实现了试验流程与设计任务的深度绑定，解决了多人协同设计中的任务分配及设计数字主线等难题。以某型飞机全机试验为研究对象开展数字化设计实践，结果表明该系统有效提升了试验设计的标准化和协同能力，试验设计效率显著提升，为中国飞行器强度试验体系的数字化转型提供了技术支撑。

关键词: 全机静强度试验, 数字化协同, 试验设计, 参数化设计, 数字主线

Abstract:

As the critical step of structural strength verification for full-scale aircraft， the full-scale aircraft static test is very important and its digital transformation is of great significance for improving the efficiency and quality of test. In response to the challenges such as low design efficiency and weak collaboration in traditional test design， a new design pattern of full-scale aircraft static test with digital collaborative design as the core is proposed. The key technologies such as collaborative design and parametric design were studied， and the digital collaborative design system covering the entire life cycle of test was established. Based on the above technology， the digital collaborative design platform was developed. Through the integration of standardized model library， structured data management and design tools， the deep integration between test processes and design tasks was achieved， and the problems such as task allocation and digital thread of design in collaborative design were solved too. Taking the test of one certain type of aircraft as the research object， the results show that the system can improve the standardization and collaborative efficiency of test design effectively， which can provide technical support for the digital transformation of the full-scale aircraft static test.

Key words: full-scale aircraft static test, digital collaborative, test design, parametric design, digital thread

中图分类号:

V216.1

张建锋, 刘冰, 李涛, 张程瑞, 郭琼, 刘思扬. 全机静强度试验数字化协同设计实践[J]. 航空学报, 2025, 46(21): 532300.

Jianfeng ZHANG, Bing LIU, Tao LI, Chengrui ZHANG, Qiong GUO, Siyang LIU. Practice of digital collaborative design for full-scale aircraft static test[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(21): 532300.

图/表 11

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

图 10

图 11

参考文献 33

[1]	梁思礼. 并行工程的实践：对波音777和737-X研制过程的考察（摘要）［J］. 质量与可靠性， 2003（1）： 1-7.
	LIANG S L. Practice of concurrent engineering： Investigation on the development process of Boeing 777 and 737-X （abstract）［J］. Quality and Reliability， 2003（1）： 1-7 （in Chinese）.
[2]	GLENDE W L. The Boeing 777： A look back ［EB/OL］. ［2025-06-17］.
[3]	李政. 基于波音787的全球供应链战略模式研究［J］. 科技促进发展， 2012， 8（5）： 97-102.
	LI Z. Study of global supply chain strategy model basing on the Boeing 787［J］. Science & Technology for Development， 2012， 8（5）： 97-102 （in Chinese）.
[4]	KELLEY B. Trends outsourcing marches on［J］. Journal of Business Strategy， 1995， 16（4）： 39-49.
[5]	王永栓，王晓丽，向颖，等. 航空工业数字化协同现状与发展［J］. 航空制造技术， 2009， 52（11）： 62-65.
	WANG Y S， WANG X L， XIANG Y， et al. Current status and development of digital collaboration in aviation industry［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2009， 52（11）： 62-65 （in Chinese）.
[6]	宁振波. 飞机制造业信息化技术应用与发展［J］. 航空精密制造技术， 2009， 45（1）： 16-19.
	NING Z B. Application and development of information technology in aircraft manufacturing industry［J］. Aviation Precision Manufacturing Technology， 2009， 45（1）： 16-19 （in Chinese）.
[7]	贾晓亮，丁晓宇，耿俊浩，等. 面向PLM基于3D产品模型的航空产品数字化工艺技术研究［J］. 航空精密制造技术， 2011， 47（3）： 49-53.
	JIA X L， DING X Y， GENG J H， et al. Research on PLM-oriented aeronautical product digital process planning technology based on 3D model［J］. Aviation Precision Manufacturing Technology， 2011， 47（3）： 49-53 （in Chinese）.
[8]	宁振波. 从F35到B787的协同平台架构［J］. 航空制造技术， 2008， 51（22）： 70-73.
	NING Z B. Cooperation platform frameworks of fighter F35 and airliner B787［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2008， 51（22）： 70-73 （in Chinese）.
[9]	LAKEMOND N， HOLMBERG G， PETTERSSON A. Digital transformation in complex systems［J］. IEEE Transactions on Engineering Management， 2021， 71： 192-204.
[10]	REITENBACH S， VIEWEG M， BECKER R， et al. Collaborative aircraft engine preliminary design using a virtual engine platform， part A： Architecture and methodology［C］∥AIAA Scitech 2020 Forum. Reston： AIAA， 2020： 0867.
[11]	王海峰，李嘉骏，于凯，等. 军用飞机敏捷研发数字化技术展望［J］. 航空工程进展， 2024， 15（6）： 1-12.
	WANG H F， LI J J， YU K， et al. The outlook for digital technologies in military aircraft agile development［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering， 2024， 15（6）： 1-12 （in Chinese）.
[12]	邰忠天，田玉斌，张卓. 飞机电气系统数字化设计流程优化研究［J］. 航空科学技术， 2016， 27（6）： 30-33.
	TAI Z T， TIAN Y B， ZHANG Z. Research on aircraft EPS digital design flow optimization［J］. Aeronautical Science & Technology， 2016， 27（6）： 30-33 （in Chinese）.
[13]	李荣强，罗小琦，郭科志，等.飞机设计BOM数据架构及多视图应用研究［C］∥第三十五届中国仿真大会. 2023.LI R Q， LUO X Q， GUO K Z，et al. Aircraft DBOM data architecture and multi-view application research［C］∥35th China Simulation Conference. 2023 （in Chinese）.
[14]	吴青云，曹世坤，陈涛，等. 基于CATIA知识工程的飞机试验环境数字化设计与应用［J］. 工程与试验， 2025， 65（2）： 85-86， 89.
	WU Q Y， CAO S K， CHEN T， et al. Digital design and application of aircraft test environment based on CATIA knowledge engineering［J］. Engineering & Test， 2025， 65（2）： 85-86， 89 （in Chinese）.
[15]	张小雯. 基于工业互联网的民机研发数字化环境探索应用［J］. 民用飞机设计与研究， 2023（3）： 153-160.
	ZHANG X W. Exploration and application of digital environment for civil aircraft research and development based on industrial Internet［J］. Civil Aircraft Design & Research， 2023（3）： 153-160 （in Chinese）.
[16]	刘看旺，吴介琴. ARJ21新支线飞机研制数字化应用与展望［J］. 航空制造技术， 2007， 50（12）： 58-61.
	LIU K W， WU J Q. Digital application and prospect of development for ARJ21 aircraft［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2007， 50（12）： 58-61 （in Chinese）.
[17]	梁可. 数字化协同制造平台在C919研制过程中的应用研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2016.
	LIANG K. Research on the application of digital collaborative manufacturing platform in the development of C919［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2016 （in Chinese）.
[18]	付广磊，姚玉会，吴建军，等. 基于数字化协同平台的飞机研制流程研究［J］. 机械科学与技术， 2012， 31（6）： 1016-1022.
	FU G L， YAO Y H， WU J J， et al. Study on the process of aircraft development based on the digitalized cooperative platform［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2012， 31（6）： 1016-1022 （in Chinese）.
[19]	徐海峰. 基于MBD的飞机数字化装配工艺协同设计研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2019.
	XU H F. Research on collaborative design of aircraft digital assembly process based on MBD［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2019 （in Chinese）.
[20]	杨晓萍，蒙泽海，王鹏飞，等.基于强化学习的空战智能系统飞行试验设计［C］∥ 第五届体系工程学术会议. 2023： 56-60.
	YANG X P， MENG Z H， WANG P F， et al. Flight test design of intelligent systems for air combat based on reinforcement learning ［C］∥ 5th SoS Engineering Academic Conference. 2023： 56-60 （in Chinese）.
[21]	祝林群. 基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架设计与开发［D］. 南京：南京邮电大学， 2023.
	ZHU L Q. Design and development of a visualization integration framework for missile prototype based on digital twin［D］. Nanjing： Nanjing University of Posts and Telecommunications， 2023 （in Chinese）.
[22]	张海英，陈先民，董登科. 全尺寸飞机结构疲劳试验数字孪生技术思考与探索［J］. 航空科学技术， 2025， 36（1）： 46-55.
	ZHANG H Y， CHEN X M， DONG D K. Thinking and exploration of digital twin technology in full-scale fatigue test of aircraft structure［J］. Aeronautical Science & Technology， 2025， 36（1）： 46-55 （in Chinese）.
[23]	王彬文，聂小华，万春华，等. 全机静强度虚拟试验技术研究及应用［J］. 航空学报， 2022， 43（6）： 526273.
	WANG B W， NIE X H， WAN C H， et al. Research and application of virtual test technology for static strength of full scale aircraft structure［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（6）： 526273 （in Chinese）.
[24]	王叶子，吕帅帅，杨宇，等. 基于BF-Net与孪生分差的飞机结构裂纹检测方法［J］. 振动、测试与诊断， 2023， 43（1）： 9-15， 194.
	WANG Y Z， LYU S S， YANG Y， et al. Crack detection of aircraft structures based on BF-Net and siamese difference［J］. Journal of Vibration， Measurement & Diagnosis， 2023， 43（1）： 9-15， 194 （in Chinese）.
[25]	吕帅帅，杨宇，王彬文，等. 基于改进FaceNet的飞行器结构裂纹识别方法［J］. 航空学报， 2022， 43（6）： 525463.
	LYU S S， YANG Y， WANG B W， et al. A crack identification method of aircraft structure based on improved FaceNet［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（6）： 525463 （in Chinese）.
[26]	陶飞，高鹏飞，张辰源，等. 数字试验测试验证：理论、关键技术及应用探索［J］. 机械工程学报， 2024， 60（15）： 227-254.
	TAO F， GAO P F， ZHANG C Y， et al. D-ETV： Digital experiment， testing and verification［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2024， 60（15）： 227-254 （in Chinese）.
[27]	贺颖，陈健辉，陈代胜，等. 基于模型的集成研发系统建设与应用［J］. 航空动力， 2022（4）： 46-48.
	HE Y， CHEN J H， CHEN D S， et al. Construction and application of model-based integrated R & D system［J］. Aerospace Power， 2022（4）： 46-48 （in Chinese）.
[28]	肖宜轩，王丽，杨怡，等. 基于流程驱动的商用发动机集成研发系统建设与应用［J］. 航空动力， 2021（6）： 76-79.
	XIAO Y X， WANG L， YANG Y， et al. Commercial aero engine collaborative design management system based on process driven［J］. Aerospace Power， 2021（6）： 76-79 （in Chinese）.
[29]	黄维娜，黎方娟，祁宏斌. 航空发动机数字工程初步研究与发展思考［J］. 航空学报， 2024， 45（5）： 529693.
	HUANG W N， LI F J， QI H B. Preliminary investigation and thoughts on aero-engine digital engineering development［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（5）： 529693 （in Chinese）.
[30]	胡海峰，刘芬，许婷，等. 液体火箭发动机协同设计平台关键技术［J］. 火箭推进， 2020， 46（4）： 82-89.
	HU H F， LIU F， XU T， et al. Key technologies of collaborative design platform for liquid rocket engine［J］. Journal of Rocket Propulsion， 2020， 46（4）： 82-89 （in Chinese）.
[31]	王珺，庞勇，邓长华. 液体火箭发动机振动试验数字化设计与分析发展综述［J］. 中国航天， 2023（5）： 40-45.
	WANG J， PANG Y， DENG C H. Review of digital design and analysis for vibration test of liquid rocket engines ［J］. Aerospace China， 2023（5）： 40-45 （in Chinese）.
[32]	刘鹏飞，朱兴高，栾家辉，等. 产品数字化设计与验证技术发展综述［J］. 航天制造技术， 2023（5）： 23-27.
	LIU P F， ZHU X G， LUAN J H， et al. Review on development of digital design and verification technology of product［J］. Aerospace Manufacturing Technology， 2023（5）： 23-27 （in Chinese）.
[33]	党宏杰，张浩然，余文广，等. 航天产品试验数字化总体设计建模方法研究［J/OL］. 指挥控制与仿真， 2025： 1-9. （2025-06-11）［2025-07-02］. .
	DANG H J， ZHANG H R， YU W G， et al. Research on modeling methods for the digital overall design of aerospace products test and evaluation［J/OL］. Command Control & Simulation， 2025： 1-9. （2025-06-11）［2025-07-02］. （in Chinese）.

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

关于我们

期刊社服务

专业学科

封面文章

友情链接

主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

全机静强度试验数字化协同设计实践

Practice of digital collaborative design for full-scale aircraft static test

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 33

相关文章 13

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	崔凯鑫, 段广仁. 基于干扰观测器的一类组合航天器高阶全驱抗干扰控制[J]. 航空学报, 2024, 45(1): 628892-628892.
[2]	王晓悦, 王珣, 王永贞, 费腾, 刘大卫. 基于仿真的蜂群体系对抗效能评估方法[J]. 航空学报, 2022, 43(S1): 726937-726937.
[3]	刘志勇, 苗磊, 陶洋, 张诣, 王树民. 基于Kriging模型的风洞应变天平静态校准方法[J]. 航空学报, 2016, 37(12): 3685-3691.
[4]	单睿子, 曹军伟, 莫展, 陈志明. 基于试验设计的固体火箭冲压发动机燃烧效率规律研究[J]. 航空学报, 2015, 36(9): 2859-2868.
[5]	董光玲, 姚郁, 贺风华, 赫赤. 制导精度一体化试验的Bayesian样本量计算方法[J]. 航空学报, 2015, 36(2): 575-584.
[6]	梁煜;程小全;郦正能;向锦武. 基于代理模型的气动外形平面参数多目标匹配设计[J]. 航空学报, 2010, 31(6): 1141-1148.
[7]	琚亚平;张楚护. 利用试验设计法建立翼型气动特性的人工神经网络模型[J]. 航空学报, 2010, 31(5): 893-898.
[8]	曾声奎;李霏霞;马纪明. 基于响应面的系统性能可靠性优化设计方法[J]. 航空学报, 2009, 30(9): 1655-1660.
[9]	富立;刘文丽. D-最优试验设计在动力调谐陀螺测试中的应用[J]. 航空学报, 2008, 29(2): 467-471.
[10]	郭勤涛;张令弥;费庆国. 用于确定性计算仿真的响应面法及其试验设计研究[J]. 航空学报, 2006, 27(1): 55-61.
[11]	王晓锋;席光. 基于Kriging模型的翼型气动性能优化设计[J]. 航空学报, 2005, 26(5): 545-549.
[12]	黄俊;武哲;孙惠中;吴炳麟. 飞机总体优化设计的新进展[J]. 航空学报, 2000, 21(6): 481-487.
[13]	孙先仿;范跃祖;张飞舟. 模糊控制器参数的均匀设计[J]. 航空学报, 1998, 19(S1): 101-104.