天舟“三剑客”在载人航天器的数字化之路上一路向前

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在海上度过八天的贾东勇，作为天舟一号货轮总装总设计师，完成了海上护送天舟一号的光荣使命。作为从项目论证、项目立项、方案设计、初始样品开发到正常送样全程全程陪伴天舟一号的唯一设计师，贾东勇笑着说，海上八天是他打坐的初始阶段。

在海上漂浮了8天，没有wifi信号，甚至没有手机信号，他的日常工作就是在天州一号包装箱的运输过程中监控测试数据，他的心理素质也经过了测试。然而，与贾东勇和他的团队在过去六年里为开发天舟一号货运飞船的数字化总装所做的努力相比，这些都算不了什么。

看看过去的生活

几年前，数字化制造已经成为先进制造技术的发展趋势。通过数字化制造技术的成功应用，国内外先进的航天制造企业有效缩短了开发周期，提高了质量保证和协同效率。Nasa建立了基于3D技术的集成协作环境，实现了整个产品生命周期的快速、无缝、可控开发。波音和空客户公司也采用全3D开发模式，开发成本和时间减少了50%左右。

早在2011年，中国航天科技集团第五研究院总载人航天部作为货运航天器的主控单位，就预见了3D数字化设计在航天器设计中的广阔前景，并成立了第五研究院首个“全3D数字化协同设计实验室”。参与开发所有载人模型，如空实验室、货运飞船、空站等。在方案设计阶段，充分运用数字化协同开发模式，确定载人航天器数字化开发方案，确定载人航天器数字化开发平台，制定数字化模型系统。可以说，天州一号从诞生之日起就走上了数字化之路，这是贾东勇团队之前设计师们从未走过的路。

所谓“航天器数字化研发”，就是以数字化技术为主要手段，充分利用数字化的特点，以型号变更为导向，通过产品描述、过程控制和加工设备的数字化，开辟产品设计、工艺、生产、装配、检验和交付的全过程信息流，加快信息传递和闭环追溯，支持型号产品的“好、快、经济”研究。

与二维设计开发模式相比，全三维协同设计开发模式有两个主要区别:一是三维与二维的区别，二是协同设计与个性化设计的区别。三维设计的重点是设计一个真实的数字样机，它集成了产品的所有元素和产品信息。从平台数字样机的构建到模型或产品的生产，再到后期产品的装配和装配，数字样机是2D设计模式下的一套图纸，是设计、制造和装配的基础。因此，三维设计的重点是数字样机的构建和维护。协同设计是提高效率和质量的有效途径。协同设计规范和流程的制定是协同设计高效发展的基础，也是保证研发质量的关键。

贾东勇的机械硕士团队在载人航天器开发中首次采用全3D数字化协同设计方法进行总装设计，建立了四层协同设计模型，制定了机械硕士模型体系，建立了机械硕士协同设计流程。首次实现了载人航天器主机与子系统、制造工厂与装配工厂的全3D协同设计，探索和实践了机械主机全3D设计、制造和总装的开发模式。

货运航天器全3D数字化设计的愿景是“精确、高效、标准化、可控”。为了实现这一目标，贾东勇的团队将开发过程细分为七个部分:需求展示、设计输入、方案设计、详细设计、制造、最终装配和测试，以及四个部分:“需求和设计输入管理”、“设计状态管理”、“制造状态管理”和“ait现场状态管理”，并致力于将三维数字模型作为设计信息、分析信息、过程信息和ait的传输

收集许多水果

郭俊辉主要负责产品运输、泄漏检测和货物运输，他能说出天洲一号上的直属零件、管道和电缆的数量。货舱里所有的187根电缆都是他设计的。当他提到天洲一号的三维数字化设计的优越性时，他自豪地介绍了它。

以配置布局设计为例，在传统模式下，设计人员在二维图纸中进行设备布局、调整和送审，货船单舱段的设备布局需要30个人工日；然而，采用全3D数字化设计后，只需15个人工日，工作效率提高了50%左右。货船的管道系统、电缆网络、直接部件和总装三维设计后，工作效率提高了50%左右，整船总装详细设计的开发周期缩短了45%左右。

此外，贾东勇团队在第五医院首次提出并实现了带附加数据信息的3D模型直接卸载工作模式，首次实现了3D模型的有效控制管理，实现了跨域单元的3D卸载和3D总装，包括55类150件直接部件和93组管道部件。采用新模式后，直接零部件和管道的开发周期缩短了58%左右，货船总装时间节省了35-45%

结合货运航天器数字化设计实践，贾东勇、郭俊辉、韩斌率先制定了规范体系，形成了总体设计、结构、热控、单机、信息传输、质量控制等50多项设计规范，将成为空站间项目未来三维协同设计的通用标准规范。当然，天洲-1是第一个应用这些规范的型号。

货运航天器系统建立的基于全三维模型的协同设计模式显著提高了设计效率和质量，缩短了设计周期，降低了设计成本。它已在空站项目等航天器研制中得到推广和应用，为数字空站的建设奠定了坚实的基础。

青春的梦想

在过去的六年里，贾东勇只做了一件事，那就是组装货船。这位来自北京理工大学的仿生技术博士，在模型任务必须万无一失的压力下，坚持在研发过程中应用新技术和新方法达六年之久。

作为载人飞船的设计者，贾东勇在过去的六年里一直能够忍受孤独。他制定了货运航天器的货物保障方案，解决了货运航天器对运输货物的多样性、不确定性和非线性的适应问题。他完成了天州一号构型布局方案的设计，完成了天州一号货舱的总装，并全面负责货运飞船的全三维数字化设计。

负责货物装配设计和精密测量的副总设计师韩斌具有神舟八号的相关开发经验。他在货运飞船的开发中提出了“敏捷工装”的概念，设计了14套敏捷工装来提高最终装配过程的安全性和效率；他设计了模块化精度测量方案，制定了19项精度测量验证试验，获得了300多组精度测量数据，解决了货运航天器载荷大、舱体中心变化大、地面工装干扰、载荷不确定等因素引起的精度变化问题。他制定的精密测量和泄漏检测技术标准已成为货运航天器系统的标准规范。

三人中最年轻的郭俊辉也是最活泼的。他于2014年在海南文昌基地参加了货运飞船的联合训练，经历了当时第一次载人飞船的海上运输，积累了货运飞船的海上经验。在天舟一号此次抵达海南之前，郭俊辉提前来到文昌发射场，协调与主要系统的接口，确保了天舟一号的顺利进入。在未来中国空站的建设中，由于空站的巨大规模，有必要通过海运从北向南到达文昌发射场。这两次货运飞船的海上运输为后续载人飞船的海上运输积累了宝贵的经验。

三位80后热爱运动，相互开玩笑，相互感染乐观和热情，并为同一个目标一起前进。随后，他们将把三维数字化发展模式扩展到所有子系统和所有载人模型，并在载人航天器的数字化道路上前进。

来源：搜狐微门户