航天航空資料合集（面向設計與仿真）

技術鄰公告

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1.資料目錄

學習順序如下：Engage -> Educate -> Explore

1	用數字化雙胞胎迎接航空航天工業的未來	Engage	文章+案例合輯（PDF）
2	未來飛機創新：重新思考下一代飛機工程	Educate	白皮書（PDF）
3	飛機結構分析：如何實施飛機結構全局仿真過程	Educate	白皮書（PDF）
4	借助集成式安全開發方法加快電動垂直起降耐撞性設計	Explore	網絡會議回放（視頻）
5	通過CFD和設計優化改進Eclipse公務機的空氣動力特性	Explore	網絡會議回放（視頻）
6	不要讓熱量管理問題限制飛機系統性能和安全性	Explore	網絡會議回放（視頻）

2.適用人群

l 商用和軍用飛機OEM、Tier 1 & 2供應商，商用和軍用旋翼機OEM、Tier 1 & 2供應商，無人機集成商
l 工程副總裁，首席技術官，研發副總裁，飛行物理主管，系統集成/性能主管，熱管理主管，集成與驗證主管，結構主管
點擊鏈接領取：http://jishulink.mikecrm.com/JKJCE0c

3.資料介紹

用數字化雙胞胎迎接航空航天工業的未來

航空航天企業必須轉向下一代工程模式：數字化雙胞胎，將實體環境與數字環境融合為一，才能在激烈的環境中保持競爭力。

敬請閱讀下方文章，注冊并下載航空航天案例合集。

你應該沒親身經歷過五十年前世界上第一架超音速客機首飛帶來的精彩時刻，但在不遠的將來，你還有機會去體驗搭乘純動力飛機的旅程。

這絕不是黃粱美夢，事實上，隨著新技術的不斷涌入，純電動、混合動力、超音速私人飛機等新型航空器的發展勢頭超出想象。當然，更多的機遇代表著更大的挑戰：愈加緊張的交付期，更加嚴苛的節能減排監管，以及更高的舒適度和可靠性的要求。可以說，面對新技術飛速變化并且應用場景日趨復雜，當今的航空界以及航天界必須加快創新能力，并解決與制造供應鏈中的協同等挑戰，才能滿足日益增長的各方需求。

這樣，問題就來了，航空航天工程究竟要如何改變才能應對這些挑戰？

航空以及航天工程都是龐大且長周期的大工程，涉及到多學科、多部門、多階段（研發、制造、實驗、認證）的協同，更是需要經歷設計方案迭代、制造、試驗、認證的復雜過程。而另一方面，加速創新又是航空航天企業贏得市場的首要推動力，并且往往要面對在實驗室中都難以實現的條件下，設計并創造產品。這些都促使企業必須實現數字化轉型，轉向通過數字化支撐來提高設計、生產和運營效率，更快地交付復雜度和性能不斷提升的新產品。換言之，航空航天企業必須轉向下一代工程模式：數字化雙胞胎，將實體環境與數字環境融合為一，才能在激烈的環境中保持競爭力。

數字化雙胞胎，是物理實體的數字映射系統，能夠反映相對應的實體裝備的全生命周期過程，并根據產品的行為和變化而不斷演化。對于航空航天工程，數字化雙胞胎方法有助于更精確地設計和制造，允許工程師根據實時的系統反饋來評估性能和運行狀況，并最終使產品變得智能且自動化。近年來，數字化雙胞胎技術已經成為航空航天業發展的必要手段。

對于如何創建完整數字化雙胞胎，西門子深諳其道。

眾多航空航天企業利用Siemens Digital Industries Software工具和解決方案為其產品及性能構建了數字化雙胞胎，對縮短項目周期、提升性能和降低成本起到了重要作用。這其中主要包括但不僅限于：面向機電液多學科設計的NX，多學科仿真分析試驗解決方案Simcenter的軟件產品組合（從工程設計角度而言，Simcenter應有盡有，譬如Simcenter Testlab、Simcenter Amesim、Simcenter 3D、Simcenter Nastran、Femap、Simcenter STAR-CCM+、HEEDS等等），以及支撐產品全生命周期業務協同的產品數據管理平臺解決方案Teamcenter等等。

這里僅對諸多成功案例進行管中窺豹式的速覽，從結構、空氣動力學、系統性能、熱管理到驗證和認證管理的角度，來看數字化雙胞胎技術是如何打破創新壁壘，加快航空產品開發過程的。

· 結構強度性能工程：吉凱恩航宇福克起落架公司應用 Simcenter Amesim和Simcenter 3D Motion設計了安全可靠的起落架，并使流程節省了30%的時間。上海航空器適航審定中心（SAACC）通過使用Simcenter成功確立了C919起落架系統的剛柔多體動力學仿真模型，幫助認證專家改進分析確認和適航審定效率。

· 空氣動力性能工程：皮拉圖斯 PC-24團隊，得益于Simcenter工具的支持，成功創建了業內第一個精確的數字化雙胞胎，實現了并行開發，使新開發的 PC-24 在歷史最短時間內飛上藍天。

· 系統性能工程：空客直升機使用 Simcenter Amesim和Simcenter工程設計對液壓、燃料和電氣子系統，實現了實時仿真，大幅減少了設計時間、原型成本和測試時間。西門子電動飛機項目團隊則通過Simcenter產品組合，構建了數字雙胞胎和物理測試，快速實現了電動飛機的開發。

· 集成測試驗證和認證：通過Simcenter產品組合中的行業標準測試方案，西門子電動飛機團隊的Extra 330LE項目，成功完成了集成測試和認證，同時縮短了測試數據的觀察時間，加快了實驗數據分析。

· 熱管理：空客A320 neo飛機利用Simcenter STAR-CCM+聯合HEEDS，實現了在遠離地面 30,000 英尺的外部高空環境下，提供舒適的內艙氣候，并利用尋優設計過程，在兩周內就完成了更好的ECS設計，減少了90%的周轉時間。

以上諸多成功經驗，無一不是建立在數字化雙胞胎的基礎上，對CAE和PLM的深度應用，這些企業也都將數字化雙胞胎技術視為取得項目成功的關鍵要素和核心競爭力。

未來飛機創新：重新思考下一代飛機工程

受到二氧化碳減排需求的推動，電氣化已經成為飛機制造行業的主要發展趨勢。未來飛機設計（例如電力推進型飛機和氫動力飛機）需要創新型技術和流程。

本白皮書列舉了航空工程面臨的種種挑戰，并詳細闡述了如何采用基于模型的系統工程 (MBSE) 方法幫助飛機制造企業和供應商實現未來飛機的創新設計。

了解如何部署全面的數字化雙胞胎以實現性能工程，通過真實情況仿真推動行為驗證和確認，消除不同學科之間的相互孤立現象以高效應對設計難題。

理解電氣化如何轉變新一代飛機開發過程

此白皮書將闡述如何應對與電氣化有關的技術工程難題，而這些難題反過來也會影響開發過程。本白皮書涵蓋了一些具體示例，用于解釋基于模型的系統工程方法如何引領創新飛機熱能管理和電氣系統集成過程。此方法使用全面的數字化雙胞胎，可避免不同工程學科之間的相互孤立現象。

如何重新思考飛機性能工程過程

新一代飛機的關鍵性能工程充滿挑戰。從開發早期階段開始，就有大量重要利益相關者參與最終設計。如果這些利益相關者像在孤島上一樣進行靜態、基于文檔的溝通，那么沒人能夠對集成式動態系統性能形成清晰的觀點。

簡而言之，動態、基于模型的系統工程的可擴展、協同式工具能夠助力模擬、優化和測試未來飛機的物理行為。觀看此短片，挖掘數字化雙胞胎在集成式和動態式性能工程中的巨大潛力。

制造商在近期和未來的飛機設計中實施基于模型的系統工程：空客直升機案例

了解制造商如何實施此項技術。在此案例研究中，空客直升機公司的史蒂芬·阿梅利奧 (Stéphane Amerio) 和弗蘭克·尼古拉斯 (Franck Nicolas) 將闡述他們如何使用基于模型的系統工程方法加快現代化直升機的燃料系統設計周期。閱讀成功案例。

閱讀詳情：電動飛機推進技術如何影響設計過程

依賴飛機設計的電動推進技術擴展設計空間。工程師們想象在機身上分布幾個電機這樣的創新概念。許多概念正是利用這種多樣性來提供短距起落或垂直起落（STOL 或 VTOL）功能。閱讀此博客文章 How new electric aircraft propulsion systems impact the design processes（新型電動飛機推進系統如何影響設計過程）。本文列舉了一些具體示例，闡述如何通過創新設計應對工程難題。

探索更多 Simcenter 解決方案在當前和新一代飛機性能工程方面的應用

如今的空氣動力學、結構和系統選擇決定了未來的飛機性能，關系到未來10至40年飛機項目的成敗。集成數字化策略可加快飛機項目，降低以更快速度實現更優質設計的工程風險，從而避免在設計周期后期階段出現代價高昂的問題。

Simcenter 為飛機性能工程提供大量集成式解決方案以助力全面數字化雙胞胎的形成。

飛機結構分析：如何實施飛機結構全局仿真過程

端到端的飛機結構開發流程使飛機結構設計過程更加高效

飛機制造項目往往大量延誤，造成高達 50% 的成本超支。這些延誤不僅造成數百萬美元的資金消耗，還造成數十億美元的違約金。飛機 60% 的一次性費用花費在飛機結構開發方面，任何結構開發流程的改進都會帶來重大影響。

通過使用飛機結構工程和分析的端到端過程，在整個產品生命周期充分利用仿真功能，制造商已經能夠及時、以可預測的性能提供創新產品。此過程使得制造商能夠

l 縮短模型準備時間

l 減少設計-分析迭代

l 評估不同學科之間的取舍

l 簡化及時交付并提高設計質量。

借助集成式安全開發方法加快電動垂直起降耐撞性設計