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C919總設(shè)計(jì)師吳光輝:我們特別看重氣動(dòng)力設(shè)計(jì),這涉及到飛機(jī)的“四性”
最后更新: 2022-09-18 08:45:05【導(dǎo)讀】 9月15日上午10時(shí),首屆“世界設(shè)計(jì)之都大會(huì)”于上海開幕,在諸多的設(shè)計(jì)展覽中,C919飛機(jī)是引人關(guān)注的最大亮點(diǎn)之一。
作為中國(guó)“智造”的新名片,C919飛機(jī)美觀的外形和新穎的概念設(shè)計(jì)讓它包攬了二十多項(xiàng)相關(guān)專利,斬獲各類工業(yè)設(shè)計(jì)頭獎(jiǎng)。
會(huì)上,中國(guó)工程院院士、中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司首席科學(xué)家、C919 大型客機(jī)系列型總設(shè)計(jì)師吳光輝就C919研發(fā)、試飛發(fā)表講話。
吳光輝:
首先,感謝會(huì)議邀請(qǐng)我來匯報(bào)一下大飛機(jī)的情況,也祝賀2022世界設(shè)計(jì)制度大會(huì)的召開。
我們知道大飛機(jī)(C919大型客機(jī))是舉全國(guó)之力,聚全球之智而來的。我們?cè)谌蚨加泄?yīng)商,在國(guó)內(nèi)很多城市都有我們的生產(chǎn)制造商,但是所有的設(shè)計(jì)全部集中在上海。借這個(gè)機(jī)會(huì),我把設(shè)計(jì)的成果向大家做一個(gè)簡(jiǎn)單的展示。
8月1日,中國(guó)商飛完成了C919全部的取證前試飛任務(wù),今年C919很快就要取得民航的適航證,而且要交付給首家用戶東航使用。
中國(guó)商飛于2008年在上海成立,在這十幾年間中國(guó)商飛總共研制了三款產(chǎn)品,分別是ARJ21、C919,以及正在進(jìn)行中的寬體客機(jī)CR929。在這個(gè)過程中,我們得到了國(guó)家機(jī)關(guān)、工信部、民航局還有上海市政府的大力支持和指導(dǎo),他們對(duì)我們的關(guān)心和關(guān)愛,使我們?nèi)〉媒裉斓某醪匠删汀?
中國(guó)商飛的使命是讓中國(guó)的大飛機(jī)翱翔藍(lán)天。這個(gè)使命同時(shí)也是國(guó)家發(fā)展大型客機(jī)的主體,是民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的載體。中國(guó)商飛的目標(biāo)是研發(fā)世界級(jí)的產(chǎn)品,塑造世界級(jí)的品牌,建設(shè)世界級(jí)的企業(yè),形成世界級(jí)的能力。
目前,這三款產(chǎn)品中,ARJ21是90座的支線飛機(jī),目前累計(jì)交付75架,累計(jì)訂單616架,連通11個(gè)城市、開辟263條航線,安全運(yùn)營(yíng)逾16.5萬小時(shí),運(yùn)送旅客超過530萬人次。
C919也在2017年5月5日完成了首飛,今年要取得適航證,交付給東方航空。CR929是原計(jì)劃與俄羅斯合作進(jìn)行研制的一款跨洋的寬體客機(jī),目前我們正在進(jìn)行總體技術(shù)方案和供應(yīng)商的選擇。
飛機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)整體需求,設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是外形設(shè)計(jì)。剛才余(承東)總說,外形要經(jīng)得起仔細(xì)看,在我看來,一個(gè)飛機(jī)的好壞,很重要的因素是協(xié)調(diào),從外表看,協(xié)調(diào)的一定是好看的,一定是美的。
所以我們特別看重氣動(dòng)力的設(shè)計(jì),這涉及到飛機(jī)的“四性”,安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
在傳統(tǒng)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)中,通常是通過風(fēng)洞試驗(yàn)和計(jì)算,現(xiàn)在,大量用到仿真。在C919的研制中,有關(guān)氣動(dòng)力的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在,我們前后設(shè)計(jì)了20000多個(gè)翼型,2000多個(gè)機(jī)翼,最后選出7個(gè),通過低速和高速的兩輪風(fēng)洞試驗(yàn)(最終選定)。同時(shí),我們是上海超算中心的主要用戶之一,進(jìn)行了大量的CFD計(jì)算,這樣,設(shè)計(jì)就要花很長(zhǎng)時(shí)間。計(jì)算中涉及大量的矩陣和計(jì)算,哪怕是在超算中心,算一個(gè)方程可能也需要幾天甚至一周,所以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很難滿足我們未來飛機(jī)的發(fā)展需要。
我們因此引入了人工智能,因?yàn)轱w機(jī)研制中會(huì)遇到高雷諾數(shù)、跨聲速和復(fù)雜性等問題。比如今天上海有臺(tái)風(fēng),在臺(tái)風(fēng)天飛機(jī)是停航的,但是如果在飛行過程中遇到了這樣的問題該怎么辦?飛機(jī)在結(jié)冰天不能飛,但是在飛行中遇到了結(jié)冰呢?還有大側(cè)風(fēng)場(chǎng)景。所以盡管在一些場(chǎng)合飛機(jī)不能飛,我們還是要確保一旦遇到這些問題,飛機(jī)是安全的,所以在設(shè)計(jì)中都考慮了這些場(chǎng)景。
那么解決這些場(chǎng)景問題的方法,除了求解方程這類的數(shù)字計(jì)算、風(fēng)洞試驗(yàn),還有大量的地面試驗(yàn)和試飛。從2017年開始到2022年之間,我們對(duì)C919進(jìn)行了優(yōu)化,再?gòu)?019年到2020年間進(jìn)行了大量適航取證的試飛活動(dòng)。
由于有這么大的設(shè)計(jì)工作量,我們引入了新的方法——人工智能,我們與華為進(jìn)行合作,通過在應(yīng)用場(chǎng)景收集大數(shù)據(jù),再使用AI的方法反饋結(jié)果。整體來看,通過引入AI,得到(與傳統(tǒng)方法)相當(dāng)?shù)挠?jì)算結(jié)果,用時(shí)僅需傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的1/20到1/30。
視頻介紹:在新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的今天,航空科技作為發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一,正迎來前所未有的機(jī)遇。
飛機(jī)的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)是飛機(jī)設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)最核心的技術(shù)之一,決定了飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。機(jī)翼作為飛機(jī)的重要組成部分,其外形設(shè)計(jì)直接影響著飛機(jī)的氣動(dòng)性能與飛行品質(zhì)。流體仿真是飛機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的重要手段之一,傳統(tǒng)數(shù)值仿真計(jì)算需要求解Navier-Stokes 方程離散成的大規(guī)模代數(shù)方程組,耗時(shí)長(zhǎng)成本高。
C919空氣動(dòng)力學(xué)的模擬仿真需要借助千萬億次級(jí)的傳統(tǒng)超算,中國(guó)商飛充分發(fā)揮民用飛機(jī)項(xiàng)目研制優(yōu)勢(shì),聯(lián)合華為基于昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái),打造工業(yè)級(jí)流體仿真大模型,東方.御風(fēng),通過高維非線性湍流流程數(shù)據(jù)編碼及預(yù)處理創(chuàng)新技術(shù),提取特征數(shù)據(jù)導(dǎo)入東方御風(fēng)大模型訓(xùn)練,依托昇思MindSpore流體仿真套件,實(shí)現(xiàn)飛機(jī)攻角、馬赫數(shù)、翼形幾何流場(chǎng)變化的泛化推理。
在精度滿足要求的同時(shí),大型客機(jī)在巡航速度段的超臨界翼型全流程預(yù)測(cè)平均誤差低是萬分之一量級(jí),單次仿真耗時(shí)縮短24倍,大大縮短研發(fā)周期,東方御風(fēng),昇騰萬里,開辟AI工業(yè)流體仿真新篇章,為大飛機(jī)插上智能的翅膀。
對(duì)未來的展望是,中國(guó)商飛希望通過智能設(shè)計(jì),在上海進(jìn)行更多的氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成等方面的設(shè)計(jì)。到目前為止,我們?cè)谥圃熘幸呀?jīng)采用了很多的人工智能,包括使用8k的相機(jī)進(jìn)行外形的自動(dòng)檢測(cè),虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配技術(shù)。我們是世界上第一個(gè)5G工業(yè)園區(qū),在機(jī)架里是完全沒有任何人工操作的。
在未來的飛行里,我們還會(huì)大量使用設(shè)計(jì)技術(shù)和智能技術(shù),并且還會(huì)充分使用北斗、5G技術(shù)、4D技術(shù)等。
展望未來世界,城市地面交通可能有eVTOL(電動(dòng)垂直起降飛機(jī))、高鐵、智能汽車等等交通工具,靠人工是很難指揮地面交通的,所以我們只有依托于AI來進(jìn)行完整的、完全的設(shè)計(jì),使城市更添彩。
據(jù)了解,上海于2010年加入聯(lián)合國(guó)教科文組織“創(chuàng)意城市網(wǎng)絡(luò)”,定名為“設(shè)計(jì)之都”。本次以大會(huì)舉辦為契機(jī),加快推進(jìn)上?!霸O(shè)計(jì)之都”建設(shè),實(shí)現(xiàn)“以會(huì)聚人、以會(huì)促產(chǎn)、以會(huì)興業(yè)”。全面推進(jìn)設(shè)計(jì)賦能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、打造活力城市空間,優(yōu)化城市公共服務(wù)、點(diǎn)亮民眾美好生活,聚力共鑄城市品牌。促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、時(shí)尚設(shè)計(jì)、數(shù)字設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)計(jì)協(xié)同發(fā)展,構(gòu)建市場(chǎng)活躍、行業(yè)跨界、國(guó)際合作廣泛的設(shè)計(jì)創(chuàng)新生態(tài)圈,立體構(gòu)筑上海“設(shè)計(jì)之都”品牌體系。
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標(biāo)簽 中國(guó)大飛機(jī)-
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