并在各種飛機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和操作問(wèn)題上面不斷尋求更完美的解決方案，旨在創(chuàng)造一個(gè)更加連通、更安全和更繁榮的世界。

下面分享兩個(gè)空客使用HPC優(yōu)化飛機(jī)性能的案例。

優(yōu)化聲學(xué)襯墊

越來(lái)越多的機(jī)場(chǎng)對(duì)飛機(jī)在各個(gè)飛行階段可能產(chǎn)生的噪音量進(jìn)行限制，噪音正成為航空運(yùn)輸增長(zhǎng)的主要障礙。空中客車公司希望降低飛機(jī)噪音，例如通過(guò)改進(jìn)用于最小化發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的風(fēng)扇噪音的機(jī)艙聲學(xué)襯墊。

最初，聲學(xué)襯墊的設(shè)計(jì)基于通過(guò)在測(cè)試臺(tái)上運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)并使用一系列麥克風(fēng)測(cè)量輻射噪聲而執(zhí)行的靜態(tài)測(cè)試。這種方法非常昂貴，并且在原型發(fā)動(dòng)機(jī)可用之前無(wú)法啟動(dòng)設(shè)計(jì)評(píng)估 用于檢測(cè)。

而后，空客的工程師們使用了預(yù)測(cè)噪聲輻射的分析工具，用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和排氣管、駕駛艙和機(jī)艙內(nèi)部噪音、地面空氣系統(tǒng)、螺旋槳和反向旋轉(zhuǎn)螺旋槳的機(jī)艙內(nèi)襯設(shè)計(jì)。

渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源圖

最后一步，也是最重要的一步是通過(guò)HPC并行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）的分析結(jié)果。工程師分析溫度、速度和壓力數(shù)據(jù)與聲學(xué)模擬，用于聲學(xué)模擬的另一輸入數(shù)據(jù)是風(fēng)扇水平的噪聲，其由發(fā)動(dòng)機(jī)制造商以模態(tài)分解的形式給出，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)測(cè)試結(jié)果獲得。

用CFD計(jì)算的風(fēng)扇流量

這一舉措大大減少了空客飛機(jī)產(chǎn)生的噪音，同時(shí)幫助空中客車公司降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。

至少減輕飛機(jī)500kg

對(duì)航空工業(yè)來(lái)說(shuō)，飛機(jī)的總重量是一項(xiàng)非常重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。重量越重，在飛行過(guò)程中所使用的燃油就越多，這會(huì)導(dǎo)致航線運(yùn)營(yíng)成本的增加。當(dāng)設(shè)計(jì)世界上最大的飛機(jī) A380 時(shí) （現(xiàn)今已停產(chǎn)），空客的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)希望設(shè)計(jì)盡可能的輕，同時(shí)保持原有的性能標(biāo)準(zhǔn)。

空客飛機(jī)A380

值得注意的是，飛機(jī)模擬過(guò)程需要體現(xiàn)完整的飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至進(jìn)行實(shí)時(shí)的CFD飛行模擬。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)無(wú)法運(yùn)載如此之大的計(jì)算量，因此HPC是模擬中必不可少的設(shè)備。

HPC加載仿真分析是通過(guò)并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，它是將工作任務(wù)分割為若干個(gè)小的任務(wù)分給成千上萬(wàn)的處理器(核)同時(shí)工作。同時(shí)計(jì)算軟件必須能夠支持大規(guī)模的并行，并且適應(yīng)新的高速計(jì)算架構(gòu)。

首先，由空客提供的一組預(yù)先定義的應(yīng)力和屈曲載荷導(dǎo)入仿真軟件，工程師在軟件上這些載荷和機(jī)翼裝配的設(shè)計(jì)空間，拓?fù)洹?尺寸和形狀優(yōu)化技術(shù)自動(dòng)識(shí)別肋結(jié)構(gòu)的理想材料分布。

第二階段，工程師將這些拓?fù)浣Y(jié)果進(jìn)行解讀，以轉(zhuǎn)換為可制造的結(jié)構(gòu)。對(duì) 13個(gè)機(jī)翼肋板的每個(gè)拓?fù)涠歼M(jìn)行了研究，一種全新且具有創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)，就這樣被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。

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