“三维协同设计为我们提供了一种全新的设计方法、设计思路和设计手段，对从设计源头提高发动机质量和研制效率有着巨大作用。”说到近期的工作，航天科技集团四院41所的设计师颇有感触。

近年来，MBD（基于模型的定义）技术在固体发动机设计过程得到普遍应用，依托固体发动机三维协同设计平台与下游生产制造单位开展跨域协同，固体动力研制生产模式向MBSE（基于模型的系统工程）转型迈进跨出了关键一步。

迈入“十四五”，集团公司提出了建设“数字航天”的宏伟目标，推进数字化转型已经成为航天系统提升核心竞争力的必由之路。在这条路上，四院干部职工不断在探索。

数字革命 应运而生

众所周知，传统的固体发动机研制大多基于文档，数字化应用水平较低，存在协同研制能力不高、全周期研制过程可追溯性不强等问题。MBSE为固体火箭发动机全生命周期数字化研制提供了方法论。

该方法可根据型号研制任务要求，通过建立发动机需求模型、功能模型、架构模型、产品模型、工艺模型等，对发动机设计、制造、试验全流程进行数字化表达，支持需求分析、方案设计等任何研制阶段的小循环迭代验证。

将MBSE方法应用于固体动力研制中，一方面可以在设计研制早期通过迭代验证，优化发动机设计方案，提高研制效率；另一方面通过大量的模型仿真和基于数字样机的虚拟装配、虚拟试验等，大幅缩短研制周期、缩减实物研制数量，实现低成本快速研制。

首开先河 实现产品设计应用

作为四院MBSE探索的重要一环，41所经过不断努力初步完成了基于三维协同设计平台的型号应用。在该平台中，设计师可以开展型号计划管理、设计管理、产品数据的电子审签、归档、变更、下发等，并以结构化及三维可视化的形式完成产品结构设计。该所还在平台中建立了包含标准件库、标准规范库、用户手册等内容的知识库。设计师可直接查找设计数据和产品知识，捕捉使用库中标准件和通用件，减少相关部件的重复设计，降低协同成本。

首次使用该平台的是41所固体运载团队，他们通过三维协同设计平台完成了直径3.5米500吨固体发动机的设计，是四院第一个在正式产品上实现三维模型下厂的型号。

项目立项之初，四院党委决定首开先河，进行三维协同设计生产。为保证产品的研制进度，设计师要在一个月内走完整个三维协同的设计流程。

由于大部分成员都是第一次接触三维协同设计，并且相关流程还不顺畅，使工作推进困难重重。设计师从部组件、标准件画图，到三维装配、三维标注、三维模型、技术文件下厂，一步步深入探索。为确保三维模型与工艺顺利衔接，确保工装、模具设计的准确性，设计师与工艺一起反复沟通确定三维模型标注的方式。

去年10月19日，四院自主研制的世界推力最大的整体式固体发动机试车成功。该发动机从项目立项到成功点火只用了不到10个月。能在这么短的时间内完成发动机的设计、制造与试验，三维协同设计平台功不可没。这也为其他型号研制提供了丰富的经验。

转型发展 任重道远

开展三维协同设计，推行三维模型下厂，是实现设计制造一体化和践行MBSE新研发模式的必由之路，也是总体单位型号协同研制模式向下游延伸的迫切要求。

按计划，四院承担的多个固体火箭发动机及逃逸固体发动机均须基于MBSE开展前端研制。41所设计人员克服了工具短缺、语言不熟等困难，逐步了解MBSE前端设计的流程和方法和MBSE的建模语言和理论，为后续型号的研制闯出了一条路子。

目前，四院“设计制造一体化”已在多个型号试点推行，但是MBSE的研制是一项复杂的工程，需要长期的技术攻关和建模经验积累。

据悉，该院正在积极推进基于固体火箭发动机三维协同设计平台向固体火箭发动机一体化研制平台的扩展工作，开展基于MBSE发动机数字样机研制的技术攻关，逐步解决数字化流程与标准不规范、数字化工艺与研制硬件配备不足、数字化人才资源短缺等问题。未来，固体发动机MBSE研制之路也将越发宽广。（李巧云 薛磊）