НАУКА В ТЕХНОЛОГИИ САМОЛЕТОСТРОЕНИЯ
Г.Солодовникова, кандидат технических наук, начальник КБ цеха
НАПО.
В настоящее время сплайны являются основой всех современных
автоматизированных систем проектирования и конструирования
сложных геометрических форм в таких отраслях как
самолетостроение, судостроение, автомобилестроение, производство
гидротурбин, швейная и обувная промышленности и другие.
В Институте математики им. С.Л.Соболева СО РАН прошла Сибирская
конференция "Методы сплайн-функций", посвященная памяти Юрия
Семеновича Завьялова (1931–1998) — основоположника сибирской
школы теории и приложений сплайн-функций. Для этой школы
свойственно гармоничное сочетание фундаментальных исследований с
решением практических задач. И среди отраслей производства, в
которых нашли применение разработки института, особое место занимает
авиастроение. Первым предприятием этой отрасли, на котором
совместными усилиями осуществлялась автоматизация технологической
подготовки производства, был Новосибирский авиационный завод,
ныне — Новосибирское авиационное производственное объединение
им. В.П.Чкалова.
Внешний облик современного самолета представляет собой
совокупность самых разнообразных и порой неожиданных форм. В
эпоху становления авиационной технологии в основе воспроизведения
этих форм в виде готовых конструкций лежал так называемый
плазово-шаблонный метод. Сущность его заключается в ручном
графическом построении геометрических обводов самолета и его
деталей по дискретному набору точек их плоских сечений на
плазе — специальном столе, габариты которого соответствуют реальным
размерам агрегатов самолета. Сначала с помощью контрольной
линейки, цена деления которой 0,2 мм, наносят точки сечения, а
затем, используя упругую деревянную или пластмассовую рейку,
проводят плавную кривую, аппроксимирующую эти точки. Для
получения плавной поверхности осуществляется тщательная увязка
точек сечений в трех проекциях. Эта огромная по объему работа
требует от исполнителей значительных усилий и высокой
квалификации. На ее выполнение затрачивается 4–5 месяцев
напряженного труда большого коллектива конструкторов и
завершается она изготовлением жестких носителей геометрической
информации в виде набора металлических шаблонов, которые в
дальнейшем используются при изготовлении технологической оснастки
и деталей самолета.
Описанный метод имел много недостатков. Главный из них
заключается в том, что все основное производство и его подготовка
не могут быть начаты до завершения плазовой увязки. Кроме того,
производство полностью зависит от шаблонов — жестких носителей
форм и размеров.
Для поиска путей радикального изменения существующей технологии
подготовки авиационного производства с целью сокращения сроков
подготовительного цикла и его трудоемкости при плазово-шаблонном
цехе Новосибирского авиационного завода в начале 60-х годов была
создана специальная группа инженеров и математиков. Ознакомившись
с состоянием этой проблемы на предприятиях отрасли, решили
обратиться за помощью к ученым Академгородка. И в этот момент
волею случая произошла встреча руководителя этой группы с
Ю.Завьяловым, которому тогда было 33 года, и он только что
приступил к работе в Институте математики Сибирского отделения.
Именно эта встреча послужила началом долголетнего и весьма
успешного сотрудничества НАПО и Института математики по проблеме
автоматизации технологической подготовки производства на основе
широкого применения вычислительной техники и оборудования с
числовым программным управлением. Участие в решении этой проблемы
дало начальный импульс исследованиям по сплайн-функциям в
Сибирском отделении Академии наук и тем самым в значительной мере
определило область научной деятельности Юрия Семеновича. Кстати,
математический термин "сплайн-функция" или просто "сплайн"
происходит от английского названия гибкой рейки и отражает тот
факт, что кубические сплайны — ныне главный инструмент
математического описания поверхностей сложной геометрической
формы, являются приближенной математической моделью гибкой рейки.
Методы моделирования поверхностей сплайнами и их программная
реализация на ЭВМ позволили осуществить переход от
плазово-шаблонного к независимому методу производства. Теперь
геометрическая информация, необходимая для проектирования и
изготовления любой технологической оснастки, для проектирования
технологических процессов изготовления деталей планера самолета
рассчитывается на ЭВМ, что позволяет отказаться от проведения
традиционных плазовых работ в подготовительном цикле
производства. В результате при запуске изделия в производство
после построения математических моделей поверхностей агрегатов в
работу параллельно включаются все подразделения завода. За
внедрение новейших технологий в авиационное производство
Ю.Завьялов в составе группы специалистов НАПО и сотрудников
Института математики в 1981 году был удостоен Премии Совета
Министров СССР.
Принятое Ю.Завьяловым решение о моделировании сложных
поверхностей сплайнами в середине 60-х годов оказалось
пророческим. В настоящее время сплайны являются основой всех
современных автоматизированных систем проектирования и
конструирования сложных геометрических форм в таких отраслях, как
самолетостроение, судостроение, автомобилестроение, производство
гидротурбин, швейная и обувная промышленности и другие.
Ю.Завьялова по праву называют родоначальником Новосибирской школы
математического моделирования сложных поверхностей на основе
сплайн-функций. Последнее десятилетие оказалось весьма сложным
для отечественного авиастроения и науки. Однако, несмотря на
известные трудности, сотрудничество Новосибирского авиационного
производственного объединения и Института математики
продолжается, и залогом его успеха является большой опыт
совместного решения различных проблем. И в этом несомненна
огромная заслуга Юрия Семеновича Завьялова.
стр.
|