技术引领国防制造(上部)

2012年，美国第六代战机全面提上日程；激光制导与枪械射击这看似毫不相关的两方面已逐步结合；“好奇” 号成功着陆于火星表面，为人们揭示了这颗红色星球的清晰面容；海水提铀已不再是幻想；智能材料的应用催生着可变形弹药的迅猛发展⋯⋯这一切，都与先进制造技术的发展密切相关。先进制造技术是武器装备实现轻量化、小型化、精确化、信息化、集成化和高可靠的技术保障，是加速武器装备更新换代、提高武器装备性能质量、降低武器装备研制成本的重要手段，是实现国防现代化和增强国防威慑力的关键所在。2012 年，政府层面的战略举措，信息化与制造技术的深度融合，以及工艺技术的不断创新， 提升了产品制造研发效率，为武器装备研制提供了有力支撑保障。本文将从战略、信息化、工艺技术等几方面，对过去一年乃至更 长一段时间内国防制造领域的热点技术与发展动态进行盘点总结， 以期从一个侧面展现国防制造技术的现状与未来。

.1.

战略先行

战略规划决定着一个国家使用什么手段、什么措施、什么方法来实现既定的目标，在国防制造领域亦是如此。战略先行，才有技术进步，无论国内外，每次技术发展进步的背后，都有着相关战略规划与计划的身影。2012 年，以美国为首的军事强国政府推出多个发展计划，分别从制造业层面、以及国防制造技术的角度共同促进武器装备制造水平与能力的提升。例如，2 月，美国国家科学技术委员会发布《国 家先进制造战略规划》，再次强调了先进制造对国家安全和国民经济的重要性；宣布将实施稳健的创新政策，构建有利创新的环境， 促进技术商业化，加速国内的制造创新，重振先进制造的世界领导地位。3月，美国政府发布“国家制造创新网络”计划，将用10亿美元的政府经费，并吸引10亿美元以上的社会资金，计划组建约15个制造创新机构，意在通过多方联合、资源共享的模式，促进制造创新，填补创新和生产之间的制造能力缺口，带动技术的规模化、产业化发展。国防部于8月牵头组建增材制造创新机构，将促进增材制造技术的开发以及在武器装备领域中的应用。11 月， 美国国防部发布最新《ManTech 战略计划》，在促进先进制造技术快速在武器系统的快速应用，降低先进技术在武器系统的应用风险起着关键作用。欧洲防务局2012年完成“未来地面系统研究”，确定欧洲武器未来5年、15年、30年的能力需求， 以制订工业能力发展战略、发展路线和实施计划；统筹了欧洲精确制导弹药发展，促进研发和生产能力发展，摆脱对非欧洲国家关键技术的依赖。为加强先期技术研究，大量产出创新技术和尖端技术，支撑未来武器装备研制，俄罗斯在2012年决定成立“国家安全与发展”先期研究基金会，并于2013 年正式运行。该机构负责选定技术研究方向，瞄准未来武器装备发展需求组织科研活动，侧重弥补先进技术的差距，开发和验证创新技术理念、先进设计和技术解决方案，检验技术实际应用可能性和可行性。为改变国防工业困境，日本政府着手对国防工业进行重大调整， 放宽武器装备出口，并调整本土国防工业。2012年日本《防卫白 皮 书》 提出：制定国家长期装备发展战 略，引导国防工业能力长远发展；选取国防工业关键领域，集中国家资源重点发展；提高采办效率和透明度，引入竞争与激励机制， 吸引工业界参与国防科研生产等， 意图重振本土国防制造。

.2.

信息提速

数字化设计与制造技术对于降低武器装备生命周期成本、提高武器装备研制生产效率和质量具有重要作用。2012年，外军、 相关机构和国外军工制造企业在该领域取得了多方面进展，例如， 美国空军提出发展下一代敏捷制造，将促进军工企业快速响应能力提升；美国国防预先研究计划局投资建设“众包”平台，创造虚拟开放式协同工作环境，缩短研制周期，提高研制效率；模块化设计在武器装备研制中得到广泛应用，提升武器系统快速研制能力；多体动力学仿真设计优化， 缩短了武器装备研制周期；可生产性设计技术受到高度重视等。以下列举了其中主要几方面：（1）美国空军提出发展下一 代敏捷制造 2012 年 5 月，美国空军研究实验室发布空军制造技术（ManTech）规划的最新发展愿景、 战略重点与实施方法等信息，提出发展下一代敏捷制造，其核心思想是不仅关注武器系统的经济可承受性、交付速度，还关注要深入、 持续地适应不断变化、复杂的外部环境，提升快速响应能力。空军已经根据下一代敏捷制造的战略构想，制定了技术路线图，围绕4项战略目标，明确了应重点发展的相关技术，包括：产品全生命周期数字化、制造技术前移、 快速响应的、集成的供应链基础、 未来车间。（2）DARPA投资开发协同设计平台，变革产品研制模式2012 年，DARPA与GE 公司、 麻省理工学院（MIT）合作开发一种众包平台，以支持复杂赛博物理系统的协同设计，在协同环境下实现数据连接、工具设计和仿真模拟。该系统将创造虚拟开放式协同工作环境，在该环境中， 不同领域的开发人员能够组建多个项目团队，并自由分享、重用、 融合使用或以他人的设计资源为基础而进行设计，而后，这些设计方案将经过一系列反复修改、 检验，并接受公众的审查。（3）模块化设计技术在武器装备研制中得到广泛应用模块化是实现武器系统快速响应的关键所在，在武器系统研制中应用模块化设计技术对降低武器装备研制成本，实现武器系统功能多元化，提升武器系统快速研制能力具有重要意义。2012 年，模块化设计技术在舰船、导弹、 太空飞行器、军用车辆等武器系统研制领域得到广泛应用。包括：美国通用动力电船公司将为“弗 吉尼亚”级潜艇设计并采购通用控制器，以实现潜艇上的多种功 能，通用控制器的设计是模块化设计技术在“弗吉尼亚”级潜艇深入应用的体现；奥斯塔美国造船厂通过应用模块化设计技术， 建造完成了美国海军第三艘联合高速船过30%的工作，大幅提高了建造效率；模块化设计技术在英国“伊利莎白女王”级航母第二、 三分段的建造中也得到充分应用， 等等。（4）多体动力学仿真设计优化缩短武器装备研制周期先进的多体动力学仿真技术， 能在复杂产品设计阶段对整个系统的动态特性进行详细分析，解决物理测试无法提供功能失效分析所需全部信息的难题，有助于尽早发现潜在的设计问题、改善和优化产品性能、减少仿真原型的创建和测试时间及成本，可成为缩短武器装备研制周期的有效手段。2012 年，先进多体动力学仿真技术在车辆、轻武器、引 信、炮塔驱动机构等武器装备及相关产品中获得应用，效果显著。如BenilliArmi公司运用虚拟样机技术成功开发模块化惯性半自动霰 弹枪，通过Adams多体动力学仿真软件完成了运动学—动力学仿真，通过 Marc 非线性与多物理学有限元分析方法进行了结构分析 ；BL 先进地面支援系统公司开发的BLR无人车，通过采用先进的多体动力学仿真和多学科仿真工具和技术，在18个月之内就完成了 BLR 无人车的设计开发 ；英 国系统设计评估公司（SDE）在 NammoRaufoss25mm穿甲爆破多功能弹（APEX）引信系统开发过 程中，采用Adams多体动力学软件创建了刚性体和柔性体的模型， 从而实现了复杂机械系统设计中的运动学功能性和强度的快速和全面的集成分析，降低了设计成本，优化了系统设计，等等。（5）美国陆军构建基于模型的环境支持武器系统生命周期管理 2012 年，美国陆军围绕武器装备的研发需求，致力于构建基于模型的环境，使选定的项目管理方、兵工厂、基地和研发与工程中心（RDECs）能够利用基于模型的环境（MBE）创建和传递数据， 对武器装备全生命周期的各个阶段进行管理。该技术的实施将对需要重用工程数据的现有及未来战术车辆和地面战斗车辆（GCV）、 临时爆炸装置处理（IEDD）系统、 CH-47F“支奴干”直升机系统产生积极影响，有助于缩短产品开发和生命周期管理各阶段的周期 时间，减少产品缺陷，改善工作指令和技术文档，提供交互能力。

--------------------------------------------------

本内容来源于互联网,版权归原作者所有,供学习交流使用,严禁商用,如有侵权请联系我们删除。

--------------------------------------------------