CAD产业发展回顾与思考之八
"天下之山萃于云贵，连亘万里，际天无极。"1964年我国启动三线建设，在贵州山沟里分散部署了飞机工厂。1975年夏我们北航703教研室教师来厂学习CAD技术，工厂已经小批生产歼6战斗机。 飞机的机头罩和进气道曲面外形是1974年国防工办请中国科技大学常庚哲老师来厂用孔斯曲面构造的，数控加工了机头罩的成形模。一台TQ-16计算机和武藤大台面绘图机放在山洞里，为七八台牧野数控铣床单建了厂房。模线车间在几里之外，紧接山洞盖的厂房。宿舍都是乾打垒土坯房。2002年10月北航50周年校庆，厂里校友送了一座"贵州青"名石，铭文以本文第一句开头，后面写道，"我们这些北航的学子以山的骨、山的格、山的魂为鉴，为祖国的大三线建设做出了毕生的奉献。"
新中国第一个高级技术代表团出访美国
1979年4月6日，中美双方互派大使后一个月，航空工业部代表团出发考察美国飞机工厂的数字化技术应用状况。团员是各厂、所、校的总设计师、总工艺师和气动、结构、制造、试飞专家。代表团受到Douglas 和 Lockheed 飞机公司的热情接待，由各方专家全面介绍和陪同参观了公司全貌、在研型号、机翼的气动设计过程、风洞、模线绘制、静动力试验室、试飞过程组织与数据采集、装配车间、拥有上百台数控机床的加工车间，以及CADD、CADAM等等多种多样软件，并提出了双方合作研制、生产飞机的种种建议。Lockheed公司还派了两架公务机将代表团从加州送到乔治亚州，再送到华盛顿。代表团5月20日回国，团员们对于CAD技术在飞机生产中的应用内涵获得了比较完整、深刻的认识。
中德合作开发CADEMAS系统
1982年德国MBB公司军用机分部向我航空部来函建议合作开发VAX版数控加工编程系统。1983年2月航空部先遣小组去慕尼黑面谈时，德方将合作项目扩大为共同研制飞机三维几何设计、数控加工和产品数据管理集成系统，于是我方急忙办理签证延期，充分交流磋商了三个星期，达成共识。此后双方又互访两次，进一步落实计划，从1984年起工作正式启动。中方由北京航空工艺研究所（625所）牵头，厂、所、校派人参加，双方各约20人，在MBB连续苦干了4年。用IBM主机、5080图形终端、Fortran77和C语言研制了LOGICA复杂曲面设计系统，带CATIA和CADAM接口；APTX-GI自由曲面零件几何定义与数控加工编程交互系统；RMI小型通用网状几何数据库管理系统等，出色完成了原定计划，为我国培养出一批CAD业务骨干，有力推动了国内CAD软件的自主开发。 LOGICA等系统在国内陆续移植到Apollo工作站和486微机上，应用于歼8改型和直升机等型号研制。
625所是航空部内最早从事CAD/CAM技术应用开发的主导单位，在新机研制的全机数模建立、大型复杂整体结构件的三至五坐标数控加工，以及先进柔性制造系统和CIMS系统的示范创建中，都起了最得力的技术中坚作用。 约从1963年起625所课题组着手研制数控加工自动编程系统，历经TQ-16机的SKC和CAM251批处理系统、IBM主机版APTX-GI系统，发展到1991年1月通过部级鉴定的CAMS系统。CAMS应用于新型号的研制，用140万元人民币的研制费取代了从国外引进类似源程序所需的140万美元。数模课题组约从1965年起从事飞机数模软件的研制，历经使用悬臂梁弯曲变形的力学模型、小挠度三次样条曲线、B样条曲线曲面，发展到1994年1月通过鉴定的微机版CADS系统。CADS采用NURBS曲面，应用于新型号的全机数模重建。原来该机建立理论外形时采用波音在1970年代的曲面建模方法，在数据库中存储离散点集，用相对密集的点构造小片棱面来逼近飞机外形。这样构造飞机外形，调用数据方便，计算简单，但在进气道内外唇部等曲率变化突然的部位，用以构造结构件外形时，发现等距面的计算误差太大，难以投产。于是625所协同工厂突击开发NURBS精确曲面系统，用CADS系统重新逼近业已生产定型的飞机理论外形，作到整体逼近误差小于0.1毫米。整个项目投资80万元人民币，耗时一年半，而从国外引进类似源程序则要200万美元。
从1980年起，625所引进法国Forest-Line公司技术，与该公司合作生产大型三、五坐标数控龙门铣床，共两个系列、十个品种规格。1985年航空部所属航空精密机械研究所（303所）向意大利DEA公司引进桥式测量机技术专利，合作生产IOTA系列的标准型和精密型测量机共24种型号。
1995年625所建成FMS北京实验中心，投资4千万元人民币，配有两台五轴、一台四轴铣切加工中心，装卸站、立体仓库、刀具库、六轴刃磨机、在线测量机、液压校正机、清洗机、巷道堆垛起重机等，可以生产1m以内中小型飞机结构件。
成都飞机公司和西安航空发动机公司都是我国CIMS应用工程的示范企业。此外，各飞机工厂还自行研制了数模和数控加工编程系统，如成飞的C-SURF，西飞的AD80和NC87，上飞的飞龙-79绘图系统和飞龙-81四坐标数控自动编程系统，汉中陕西飞机公司的MAPT微机自动编程系统等。西飞研制的飞豹全天候超音速歼击轰炸机获1999年度国家科技进步特等奖，就是用AD80的孔斯曲面建立全机数模并用NC87绘制全部理论模线和结构模线并加工飞机零件, 以后又通过自编的接口程序将AD80数模等价转换成CATIA的Bézier曲面。南昌飞机公司用自行开发的NCP33曲面加工系统为强5改型机、K8教练机加工了多种吹风模型。成飞用C-SURF曲面造型加工系统建立歼7改型部位的外形数模，绘制结构模线，并加工了工艺装备和飞机零件共1600件。1996年1月成飞还部级鉴定了FA-CAD/CAPP/CAM集成系统，这是厂、所、校合作开发的飞机整体结构件工艺过程设计和加工编程软件，应用效果极好。飞机的整体受力框一般用厚铝板或钛板铣去98%材料，形成曲面外缘、连接孔、加强筋、横梁、内槽、腹板等结构要素，板坯厚度可以达到200mm，而腹板厚度只有1.5mm。手工编制一份加工工艺规程往往需要三四个月，而且容易出错。现在根据生产经验总结出每种加工特征的工艺规则，直接从零件的几何定义和特征分类自动生成工艺文件和加工程序，明显提高了工作效率和质量。正是我国航空工业广大职工的奋力拼搏、自强不息精神赢得了国外同行的尊敬，争取到了CADEMAS和MD-82等国际合作项目。
中美联合生产MD-82飞机
这是中美建交以来规模最大、有效时间最长、技术交流最广的一个技术合作项目，由上海飞机制造厂与麦道公司联合生产25架MD-82双发喷气中程大型客机。1983年3月18日正式签订合同，1985年4月15日，我国计委批准生效。麦道公司负责提供原材料、发动机、机载设备和技术支援，中方负责机体结构组装、部分制造和总装试飞。1986年4月1日上飞正式开铆首架飞机，1987年3月5日美国国务卿舒尔茨从机场直奔上飞检查生产状况，同年7月5日首架MD-82完成试飞，交付我国民航使用。以后又增加MD-83型，总生产量达到35架，其中5架返销美国。1992年7月14日上飞组装的首架MD-83出厂，该机安装了国产水平尾翼等10个部件。上飞引进并实施了麦道公司成套管理标准、技术标准和质量标准。从1985年起，麦道有150名专家在上飞工作，共移交了25吨技术资料，向上飞职工累计进行了4.2万小时课堂培训和6.4万小时在岗训练，这对加速我国民航工业现代化起了重大推动作用。1995年8月中美签约继续合作生产20架MD90型150座干线机，要求机体国产化制造率达到70%。除上飞外，还有成飞、西飞、沈飞参加。MD-82/90采用相同的机身驾驶舱，1994年10月麦道与成飞签订了转包生产100个机头的合同。机头共有3500项零件和1800项标准件，使用4000多项工艺装备。1996年6月26日成飞交付首架MD90-30机头，7月15日由上海港运往美国。1996年12月9日西飞交付承制的MD90-30左、右机翼盒，长34m，最大宽度3m多。1999年11月21日我国生产的MD90-30大型客机取得美国联邦航空局适航证。
此外，沈飞为德国宇航空中客车公司加工100架份A320应急舱门，以及翼肋、A300机翼舱盖等。西飞为法、意联合设计的先进支线客机ATR-42生产150架份外翼盒，长7m多；为波音生产737-300垂直尾翼500架、水平尾翼150架等。以后波音又与沈飞、西飞、上飞签订了转包生产1500架737-700机身48段、垂尾、平尾等合同。西安航空发动机公司为美国GE公司转包生产涡轮盘，1993年获GE颁发的"产品免检"证书，1995年4月3日庆祝向GE交付第2000个涡轮盘。（以上材料引自《航空制造工程》和《航空知识》）
航空工业任重道远
2003年4月18日总理来北航看望师生，在谈到我们一定能打胜这场防治"非典"的战役时指出："困难才能见真情，困难才能见团结，困难才能见意志。"又说："最近我收到王大珩先生的一封信，…他信里最惦记的是中国大型飞机的制造。解放50多年了，我们能造汽车了，能造战斗机了，但是我们还不能造大型客机。…我总想什么时候中国的大型飞机能够制造成功并且上天。我相信，这个愿望是能实现的，可是实现这个愿望是非常艰巨的。我看这付重担就在在座的同学们身上。"时隔不久，5月25日总理来到王大珩先生家，就王老最近写的一份关于加快我国航空工业发展的建议说："我国幅员广阔，一定要发展自己的航空事业。这方面，我国拥有一大批训练有素的人才和较好的基础，航空工业今后的发展要着重解决好规划、体制和人才问题。"
万众一心，众志成城，中国必将成为世界制造强国。
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