摘要：本文阐述了VPM系统中飞机骨架模型的组织形式及其数据信息的发布和管理方法。

　　关键词：VPM系统骨架模型

　　1引言

　　VPM系统是达索公司开发的一套基于catia软件的产品管理平台软件，他能够将飞机产品整个生命周期内的数据管理集于一体。

　　飞机骨架模型是飞机的框架模型，由可控制性的点、线、面构成。他的作用在于支撑整个飞机模型，是飞机设计的基准和源数据。它自上而下地统筹飞机总体设计、结构设计、各系统设计以及系统设备、成附件的安装。在VPM系统中建立骨架模型对飞机研制工作的效率有非常重要的影响。下面主要探讨骨架模型的组织、建立及管理方法。

　　2骨架模型的组织结构

　　传统的飞机产品管理模式是针对二维图纸的管理方式，他通过"系统总图→分系统总图→子系统装配图→零组件"的一种装配层级关系的管理模式。而VPM系统是针对三维产品数模的管理方式，采用模块化管理方式可以提高产品设计及改型效率。骨架模型作为飞机设计基准，他与飞机产品一起组织在VPM系统中，以便对其相关数据进行引用。下面通过分析飞机产品结构层级关系，提出VPM系统中骨架模型的组织方式。

　　2.1飞机产品结构层级

　　飞机产品结构层级通常情况下分为五级：自上至下为"飞行型号→系统→分系统

　　→子系统→成附件或零件"。

　　2.2骨架模型在VPM系统中的组织结构

　　为实现对产品的模块化管理，提高设计及管理效率，取消系统和分系统总图，将其作为虚拟节点管理，子系统作为管理对象。飞机理论外形及飞机研制总体技术要求决定各系统零部件及成附件的设计安装，所以理论外形及其他设计输入元素可采用总体骨架来表达，并供各系统设计引用参考。

　　各系统的设计，透过引用总体骨架模型中的相关数据进行零件设计，为保证总体骨架模型的独立性及保密性要求，采用分系统骨架模型作为中转，用以控制零件的设计。

　　根据零件建模特点，为提高设计效率，可将不同零件具有的相同几何信息（如下陷信息，相同的开口位置信息）提炼出来作为该类零件的共同设计基准。该类信息的表述可采用子系统级骨架模型，供零件设计使用。

　　通过上述分析，可将飞机骨架模型分为三大部分，总体骨架模型、分系统骨架模型和子系统骨架模型。在VPM系统中，骨架模型的组织形式应更能够适应模块化管理方式，同时便于协调工作，对于一些需与各专业协调确定的总体骨架模型信息可在各系统展开工作之后再编辑增加，因此将总体骨架模型与分系统骨架模型作为同一级管理，但分系统骨架模型的数据源均来自总体骨架模型。而子系统骨架模型作为不同零件的共同几何属性的集合，他是分系统骨架模型的细化和补充，应做为分系统骨架模型的子集管理。

　　3骨架模型的建立及数据的发布

　　3.1骨架模型的建立

　　根据总体骨架模型的数据特点，可将总体骨架模型分为四部分：理论外形数模、全机基准数模、全机辅助面数模及全机线（管）路安装基准数模。为保证总体骨架模型发布的元素简单，避免局部更改导致大面积下游零部件数模的更新，应根据总体骨架模型各部分自身特点进一步划分。如根据某型飞机理论外形数的设计分离面，将理论外形数模分为：机翼理论外形、机身理论外形、尾翼理论外形等。而全机基准数模是在设计过程中针对理论外形数模特点确定的站位信息，可根据其特点划分为：机翼基准数模、机身基准数模、尾翼基准数模等。全机线（管）安装基准数模可按飞机系统设备安装基准数模划分。

　　分系统骨架数模是根据各系统特点，将飞机总体骨架模型继续划分之后的部分设计基准模型，如结构根据飞机制造特点将机身骨架模型划分为的前机身骨架模型、中机身骨架模型、后机身骨架模型等，它是总体骨架模型的子集。由于分系统骨架模型数据量少，表述的基准范围清晰，故应直接以".catpart"文件形式存放于各系统虚拟节点中。

　　子系统骨架模型是针对个分系统中零件设计特点提炼出的一些共同几何信息，不同的分系统内部零件不一定都具有共同的几何信息，因此建议子系统骨架模型作为可选对象，只有当子系统中比较复杂且多个零部件具有的几何信息是才建立骨架模型，且直接以".catpart"文件形式装配在子系统装配图中。

　　3.2骨架模型之间的引用关系及其数据建立

　　对于飞机设计，总体骨架模型是全机的设计输入，是整个飞机设计的顶层数据。它发布的信息应包含理论外形数模及总体与各系统专业协调确定的全部框、肋和各类轴线的站位位置信息、机载设备安装位置信息、管路线缆走向信息、理论开口信息、重要分离面信息等。

　　为保持分系统骨架模型与总体骨架模型之家的关联性，相关人员在引用总体骨架模型中发布的相关数据是应以保持链接的形式复制到分系统骨架模型中，并在此引用的几何信息基础上建立分系统更细化的几何信息，形成分系统骨架模型。

　　为保持子系统骨架模型与分系统骨架模型之间的相关性，相关人员在引用分系统骨架模型中发布的相关数据时应以保持连接的形式复制到子系统骨架模型中，并在此应用的几何信息基础上编辑建立起内部细化的几何信息，形成子系统骨架模型，他发布的信息应包含新建的子系统内部多次使用的细化的几何信息。

　　通过上述数据引用关系分析，总体骨架模型应作为分系统骨架模型的父集；分系统骨架模型作为子系统骨架模型的父集；分系统骨架模型及子系统骨架模型作为零部件的父集。下图1作为骨架模型之家的数据应用关系示意图：

　　图1

　　分系统骨架模型与总体骨架模型数据保持相关性，而零部件及子系统骨架模型只与分系统骨架模型保持关联性，所以在总体骨架模型更改时，相关人员通过分析其更改内容选择性的更新分系统骨架模型，对没有变化的分系统骨架模型不作更新，从而避免对无变化的飞机零部件更新，节约时间。

　　3.3骨架模型数据的发布

　　为确保飞机产品与骨架模型之间的关联性，应将所有影响飞机产品位置、外形的几何信息在骨架模型中建立并将上述信息发布。产品在设计过程中应以骨架模型中发布的几何信息作为产品的设计基准，以确保骨架模型能够自上而下的引导飞机所有产品更新。

　　4骨架模型的管理

　　为保证总体骨架模型的保密性及独立性要求，其数据应由总体设计人员管理，且仅对指定人员可见，其发布的几何信息只允许其他专业人员通过分系统骨架模型引用其相关数据。

　　分系统骨架模型作为飞机零部件设计的输入数据源，为确保其数据的准确性，应指定专人负责管理，下游设计员通过关联引用其发布的几何信息进行零件详细设计和定位。

　　子系统骨架模型作为可选模块，可由下游设计员自行协调定义。

　　5结束语

　　VPM系统的应用尚在起步阶段，逐步完善飞机骨架模型的建立、组织及管理方法是十分必要的。通过将总体骨架模型细化分解，且只允许分系统骨架模型应用其数据，可以避免总体骨架模型局部更改导致大面积的下游产品更新。同时，各级骨架模型之家有着明确的关联性，且规定所有零部件的设计均从分系统骨架模型及子系统骨架模型中链接相关数据作为设计基准，从而确保飞机骨架模型能够控制飞机产品的更新、更改。

　　[1]余勇范玉青，飞机构型管理研究与应用，北京航空航天大学学报.2005，3

　　[2]HB7757-2005，飞机数字样机通用要求