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【大工技述】第102期:铭云科技——全球航空航天装备轻量化开拓者

2021-12-16 校友工作处 点击:[]

中国航天事业奠基人钱学森先生曾有言:“航天器一个零件减少一克重量都是贡献。”运载装备轻量化不仅可以提升运力、降低能耗,还能减少成本、带来直接的经济利润。在高端装备领域,轻量化是装备发展的永恒主题。

在结构轻量化方向上目前有两大主要途径:材料升级和设计减重。材料升级所需要的资金投入大且升级周期长,波音787将航空铝合金升级耗费时间周期10-15年,花费金额高达数亿美元。由此可见,资金投入少、性能提升快的轻量化设计技术是提升装备竞争力最直接的手段。

大连铭云科技有限公司(下称“铭云科技”)作为全球航空航天装备轻量化开拓者,致力于用产品技术助力先进装备研发,为客户提供轻量化产品方案。

行业痛点

目前我国相关行业最大的问题是缺乏先进的轻量化设计方法和工具。缺乏先进设计方法意味着需要牺牲重量填补功能需求,结构形式效率低下;缺乏先进设计工具带来自主性缺失、大量依靠国外软件,行业高端分析模块长期。设计方法和工具掣肘,制约着我国先进运载装备的轻量化水平。

在铭云科技项目研发前期,我国主力中型火箭运载效率仅为美俄同期型号的50%。航空航天装备有着设计精细化、分析数据庞大化的硬性需求的同时,传统的结构与设计从源头上就制约了装备轻量化水平,资金和时间成本难以承受,这也一度造成我国关键型号超重,发射任务被迫推迟。

研发历程

2008年,从对现有研究方法的研究——“基于实验数据修正的有限元建模方法研究”到自主软件的研发——“航空航天薄壁结构承载能力分析自主软件研发”,铭云科技投入了12年的时间在装备轻量化设计减重领域,并仍在持续推进加深对科研成果的利用与创新。

公司团队基于大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室十余年的技术积累与原始创新,形成了以“结构主动式设计技术”和“高保真分析加速技术”为代表的两大核心技术,让算法主动自发地设计创新构型,科学规划材料分布,同时智能去除冗余分析数据,让数字仿真和优化加速95%以上。

核心技术一:

结构主动式设计技术:给出复杂装备的创新结构形式,将承载需求转化为数学描述,从力学层面设计更合理的传力途径。

核心技术二:

高保真分析加速技术:加剧俄大型装备经济优化设计难题,短时间内获得大型装备的高精度分析数据,精准确定废重所在。

铭云科技将系列核心技术及算法开发成航空航天装备轻量化分析设计专用软件,如高保真分析专用软件、拓扑设计专用软件、参数优化专用软件和系列专用软件平台框架。研究成果应用于长征5号实现了我国火箭减重的重大突破与提升,获得了高度评价。

应用案例——针对我国运载火箭开展轻量化工作

1)针对长征七号运载火箭开展了多个舱段的轻量化工作,大幅提高薄壁结构的实际承载能力,为实现轻量化设计提供了重要的基础理论和技术保障。CZ-7运载火箭全箭减重310公斤。

2)针对长征五号运载火箭开展了16舱段的轻量化工作,CZ-5运载火箭全箭减重1145公斤。

为国产宽体客机起落架侧壁板和多种支架结构提供轻量化解决方案

客机起落架侧壁板和多种支架结构分别实现不同程度的减重,解决原设计强度不足的瓶颈。技术已经应用于国产宽体客机设计,同步实现结构减重和刚度强度提升。

目前铭云科技研究成果已应用于十余个装备上百个结构设计,新增综合收益1.48亿元,获得应用单位100%满意和认可。

公司简介

基于大连理工大学—工业装备结构分析国家重点实验室王博教授团队研究成果支持,团队骨干石云峰博士创立了大连铭云科技有限公司。铭云科技专注于团队轻量化技术的成果转化与商业推广。

公司为航空、航天、轨道交通、船舶、车辆、体育竞技装备等行业提供轻量化设计技术服务,以及定制化软件工具。基于国际化的知识产权布局、自主化的软件工具和体系化的设计流程,利用国际领先的分析和优化设计技术,为工业装备设计制造企业提供从概念到产品、从分析到设计、从算法到软件的先进装备极致轻量化解决方案。

技术成果展示

目前,公司结构轻量化设计技术达到国际领先水平,分析精度与设计能力超越国际同行,已经主导制定4项、参与2项航天行业标准的制定。获得多项国家荣誉,于2017年教育部技术发明一等奖和2020年国家技术发明二等奖。

团队专利展示

公司目前计划1000万元融资需求,计划出让5%股权。目前公司计划2021年投入资金消化订单,在2022年拓展市场加强研发并在2023年实现全球布局、进军国际。

校友简介

石云峰,2008级校友,大连铭云科技有限公司CEO,工程力学博士、国防科技创新团队成员、中国机械学会员、辽宁省工业装备数字孪生重点实验室团员。其结构设计方案已用于多型火箭和武器装备,主持/参与多项科研项目,目前已申请/授权国内发明专利共11项。

大连理工大学校友工作处秉承着“努力为校友多做一点”的宗旨,响应“创新驱动发展”战略,同时希望能架起一座桥梁,使科技成果能够真正解决企业生产运营中的实际问题,助力企业加速发展的同时,能够及时反馈而有助于技术成果的进一步改进,互惠互利,达成共赢。如果海内外校友对此篇内容感兴趣,欢迎联系校友工作处。也欢迎大家踊跃投稿。

联系人:校友工作处 蔡琳

联系方式:0411-84706740

邮箱:cailin@dlut.edu.cn


文字作者:王薇 胡锦民

编辑排版:景博 刘美琦

责任编辑:景博 蔡琳



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