民用飛機(jī)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-17
民用飛機(jī)的實(shí)例教程
新華社南京4月20日電（記者何磊靜）在低空經(jīng)濟(jì)“風(fēng)口”下，國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)如何為更好設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)出一份力？ 日前， 來(lái)自國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的眾多專(zhuān)家學(xué)者齊聚江蘇無(wú)錫 ， 以“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“面向新一代國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)的民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與軟件”項(xiàng)目啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證為契機(jī)展開(kāi)研討。
據(jù)介紹， 該項(xiàng)目由西北工業(yè)大學(xué)牽頭，聯(lián)合國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司、中國(guó)商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心、浙江大學(xué)等單位共同承擔(dān)。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人西北工業(yè)大學(xué)教授韓忠華就項(xiàng)目研究背景、總體實(shí)施方案、重點(diǎn)研究任務(wù)、項(xiàng)目進(jìn)度安排與實(shí)施計(jì)劃等作了重點(diǎn)匯報(bào)。與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為，大規(guī)模變量精細(xì)化多學(xué)科優(yōu)化(MDO)是下一代飛行器設(shè)計(jì)的革新性技術(shù)，民用飛機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)MDO的需求尤為迫切，本項(xiàng)目工作目標(biāo)明確，科學(xué)問(wèn)題清晰，研究?jī)?nèi)容豐富，技術(shù)路線合理，實(shí)施方案可行；各參與單位任務(wù)與職責(zé)明確，分工合理。與會(huì)專(zhuān)家一致同意通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施方案論證，并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施提出了富有建設(shè)性的意見(jiàn)和建議。
國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心主任楊廣文介紹， 該項(xiàng)目由中心神工坊團(tuán)隊(duì)參與 ，將充分利用“神威·太湖之光”的硬件資源，助力研發(fā)出真正好用的飛行器設(shè)計(jì)軟件。 神工坊總工任虎表示 ，該項(xiàng)目就是要突破一系列技術(shù)瓶頸，將超算的強(qiáng)大算力發(fā)揮出來(lái)，最終應(yīng)用到民用飛機(jī)領(lǐng)域，縮短民機(jī)的研制周期、減少研發(fā)費(fèi)用、提高綜合性能。
據(jù)了解，自“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)在國(guó)家超算無(wú)錫中心投用以來(lái)，已在航空航天、地球科學(xué)、海洋環(huán)境、生物醫(yī)藥、工業(yè)制造等20多個(gè)領(lǐng)域完成了1000余項(xiàng)應(yīng)用課題的相關(guān)任務(wù)。
文章來(lái)源：新華社客戶端
展開(kāi) 01 前面的話
雖然航空運(yùn)輸是公認(rèn)的最安全的交通運(yùn)輸手段，但自飛機(jī)誕生至今，一些致命的飛行事故仍頻頻發(fā)生。因此在民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，飛機(jī)設(shè)計(jì)師必須考慮飛機(jī)安全性的要求，使安全性成為民用飛機(jī)的一種基本特性。
那么民機(jī)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性要求，究竟源自何方？且聽(tīng)本文細(xì)細(xì)道來(lái)。
02 公眾利益和適航的要求
民用飛機(jī)安全性要求，最初來(lái)源于公眾利益和適航的要求。
伴隨著多次空難事故的發(fā)生，公眾從自身利益出發(fā)，要求政府對(duì)空中飛行活動(dòng)進(jìn)行管理，以確保航空器的設(shè)計(jì)、制造和維修，能夠達(dá)到一定的安全性水平。
因此適航規(guī)章（例如 CCAR/FAR/CS 25.1309）及相關(guān)咨詢材料，定義了飛機(jī)能在預(yù)期的環(huán)境中安全飛行的要求，以保護(hù)公眾利益。
伴隨著民用飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)和系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能得以不斷擴(kuò)展，復(fù)雜電子硬件和軟件得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)代飛機(jī)的氣動(dòng)布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與飛控系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、航電系統(tǒng)的關(guān)系也日益密切，電傳飛行控制等系統(tǒng)已成為機(jī)上最重要、最復(fù)雜的系統(tǒng)。
針對(duì)這樣一類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)，需要考慮當(dāng)單個(gè)或多個(gè)功能喪失或異常時(shí)，對(duì)飛機(jī)、機(jī)組及乘客的潛在危害。此外，還需考慮執(zhí)行不同功能的系統(tǒng)之間的相互影響。
03 公眾/飛機(jī)制造商/運(yùn)營(yíng)商的折中
公眾對(duì)飛機(jī)安全性的要求是永無(wú)止境的！
而安全性要求越高，相應(yīng)的系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜度、研發(fā)難度、維護(hù)工作和重量等也越高。這對(duì)于飛機(jī)制造商和飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商而言，有時(shí)是難以承受的。
因此，定義合適的安全性要求，使公眾、飛機(jī)制造商和飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商都能夠接受，是一個(gè)折中和權(quán)衡的過(guò)程。這一過(guò)程的關(guān)鍵則是定義 “失效狀態(tài)的發(fā)生概率” 和 “影響程度” 之間的約束關(guān)系。
即，隨著失效狀態(tài)影響程度的加深，其故障發(fā)生概率要求越來(lái)越小。
展開(kāi) 因此，與飛機(jī)設(shè)計(jì)師密切合作的材料生產(chǎn)商可以設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的合金，其物理和機(jī)械性能已根據(jù)特定需求進(jìn)行了定制。例如，機(jī)翼的上側(cè)在飛行時(shí)主要承受壓縮載荷，但在靜重和滑行時(shí)也暴露在張力下，而機(jī)翼的下半部分則相反，因此需要仔細(xì)優(yōu)化抗拉和抗壓強(qiáng)度特性。損傷容限、疲勞和耐腐蝕性也使選擇和優(yōu)化更具挑戰(zhàn)性。
圖2 民用飛機(jī)機(jī)翼
在波音777的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求制造商改進(jìn)上翼結(jié)構(gòu)。上翼結(jié)構(gòu)需要較高的壓縮屈服強(qiáng)度，同時(shí)提高耐腐蝕性也是必要的。就機(jī)身而言，需要比現(xiàn)有的2024-T3更高的損傷容限和耐久性。考慮到設(shè)計(jì)師的需要，鋁制造商開(kāi)發(fā)了7055-T7751板和7055-T77511擠壓件，用于上翼結(jié)構(gòu)，以及包鋁2524-T3板和2524-T351板用于機(jī)身蒙皮。他們還為機(jī)身結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件開(kāi)發(fā)了7150-T7751擠壓件。這些材料的應(yīng)用為波音777節(jié)省了數(shù)千磅的重量。
圖3 波音777客機(jī)
飛機(jī)制造商也在努力減少新飛機(jī)的零部件數(shù)量。這些需要可以通過(guò)應(yīng)用幾種方法來(lái)滿足。第一種方法是生產(chǎn)具有與薄板相當(dāng)疲勞和斷裂特性的大厚板。第二種方法是改進(jìn)連接技術(shù)，例如摩擦攪拌焊接，允許制造可用于機(jī)翼和機(jī)身蒙皮的大型整體加筋板。
目前，7000系列鋁-鋅合金用于主要極限設(shè)計(jì)參數(shù)為強(qiáng)度的場(chǎng)合；2000系列鋁-銅合金用于需要疲勞性能的情況，因?yàn)檫@些合金具有更大的損傷容限，而鋁-鋰合金則用于需要高剛度和低密度的場(chǎng)合。
鋁-銅（2000系列）合金是用于機(jī)身結(jié)構(gòu)的主要鋁合金，其主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是損傷容限。與其它系列鋁合金相比，含鎂2000系列鋁銅合金由于Al2Cu和Al2CuMg相的析出而具有更高的強(qiáng)度、更高的損傷容限和良好的抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力。2024和2014是鋁-銅-鎂合金的重要代表。
展開(kāi) 摘要：當(dāng)前大型民用飛機(jī)機(jī)翼多采用雙梁多肋式結(jié)構(gòu)布局形式，選擇合理的肋間距和長(zhǎng)桁間距有利于傳遞載荷和減輕 重量。采用 Nastran 與 Hypersizer 進(jìn)行機(jī)翼加筋壁板的布置優(yōu)化分析，可以解決因長(zhǎng)桁位置改變帶來(lái)的重新建立有限元模 型問(wèn)題。本文章針對(duì)大型民用飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼，以T型加筋壁板的靜強(qiáng)度和穩(wěn)定性為優(yōu)化約束，以壁板重量最低為優(yōu)化目標(biāo)， 利用 Nastran 與 Hypersizer 對(duì)機(jī)翼的長(zhǎng)桁間距進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)的長(zhǎng)桁間距范圍為 250mm-300mm，壁板主要的失效模 式是最大應(yīng)變失效。
關(guān)鍵詞：復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)布置；布置優(yōu)化；加筋壁板優(yōu)化；Hypersizer
引言
機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是飛機(jī)總體設(shè)計(jì)中的重要組成部分，當(dāng) 前大型民用飛機(jī)機(jī)翼重量約占使用空機(jī)重量的 20%~30%。 對(duì)于民機(jī)而言，飛機(jī)結(jié)構(gòu)減重對(duì)減小輪檔油耗、降低運(yùn)營(yíng) 成本、提升飛機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
當(dāng)前大型民用飛機(jī)機(jī)翼多采用雙梁多肋式結(jié)構(gòu)布局形 式，沿機(jī)翼展向布置前、后梁和長(zhǎng)桁，翼梁之間布置多個(gè) 翼肋。機(jī)翼盒段長(zhǎng)桁和翼肋的數(shù)量直接影響了壁板的承載 能力，選擇合理的機(jī)翼布置參數(shù)有利于傳遞載荷和減輕結(jié) 構(gòu)重量。在飛機(jī)初步設(shè)計(jì)階段，機(jī)翼結(jié)構(gòu)布置的主要設(shè)計(jì) 優(yōu)化目標(biāo)是確定最優(yōu)的長(zhǎng)桁間距和肋間距，使得翼盒的結(jié) 構(gòu)重量最小。
本文針對(duì)大型民用飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼，采用有限元前 處理器 Patran 建立了機(jī)翼盒段有限元模型，在 Nastran 求解器中進(jìn)行計(jì)算，并利用復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析軟件 Hypersizer 對(duì)盒段長(zhǎng)桁布置進(jìn)行優(yōu)化分析，得到最優(yōu)的長(zhǎng) 桁間距，并對(duì)壁板失效模式進(jìn)行了分析。同時(shí)，傳播相關(guān) 科學(xué)知識(shí)。
展開(kāi) “這個(gè)項(xiàng)目就是要突破一系列技術(shù)瓶頸，研發(fā)大變量多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化軟件系統(tǒng)，并把這個(gè)軟件部署于國(guó)產(chǎn)超算平臺(tái)，把超算的強(qiáng)大算力發(fā)揮出來(lái)，最終應(yīng)用到民用飛機(jī)領(lǐng)域，縮短民機(jī)的研制周期、減少研發(fā)費(fèi)用、提高綜合性能。”神工坊總工任虎告訴記者。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，西北工業(yè)大學(xué)、無(wú)錫超算、中航通飛等單位聯(lián)合形成了一支攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，聚集多個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新引智基地，攜手民用飛機(jī)實(shí)驗(yàn)室和聯(lián)合研究中心，共同開(kāi)展基于新一代國(guó)產(chǎn)超算的國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化應(yīng)用示范。項(xiàng)目完成后，將顯著提升國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，助力我國(guó)航空裝備企業(yè)爭(zhēng)奪50萬(wàn)億級(jí)國(guó)際民機(jī)大市場(chǎng)。
文章來(lái)源：無(wú)錫日?qǐng)?bào)
記者：朱冬婭
展開(kāi) 
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盡管如此，來(lái)自美國(guó)魚(yú)類(lèi)及野生動(dòng)物管理局的數(shù)據(jù)顯示，野生動(dòng)物襲擊飛機(jī)每年給美國(guó)民用及軍用飛機(jī)造成的損失估計(jì)為9億美元。
值得慶幸的是，當(dāng)鳥(niǎo)類(lèi)撞擊看似不可避免時(shí)，仿真模擬這一強(qiáng)大的方法應(yīng)運(yùn)而生。仿真具有強(qiáng)大功能，可通過(guò)虛擬建模，模擬這些類(lèi)型的撞擊場(chǎng)景，從而為汽車(chē)、航空航天與國(guó)防、土木工程以及醫(yī)療等領(lǐng)域帶來(lái)更安全的結(jié)果。這也是航空業(yè)在鳥(niǎo)撞防護(hù)設(shè)計(jì)方面采取的另一種方式。
渦輪軸組件的詳細(xì) 3D CAD 模型10個(gè)月前
行業(yè)應(yīng)用
航空航天：民用和軍用飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件。
發(fā)電：發(fā)電廠的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
汽車(chē)研發(fā)：高性能汽車(chē)中的渦輪增壓器系統(tǒng)。
機(jī)械工程教育：渦輪機(jī)械概念的教材。
現(xiàn)有的復(fù)合材料中的增強(qiáng)體以纖維體為主，以纖維體為增強(qiáng)體的復(fù)合材料有著比重小、比強(qiáng)度和比模量大等優(yōu)點(diǎn)，纖維復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)等民用領(lǐng)域以及戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈等軍用領(lǐng)域。
LS-DYNA為一款著名的動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件，因?yàn)槟軌蚝芎玫貙?duì)幾何非線性問(wèn)題、材料非線性問(wèn)題與接觸非線性問(wèn)題進(jìn)行求解，被廣泛應(yīng)用在沖擊動(dòng)力學(xué)與爆炸力學(xué)領(lǐng)域。
公司始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新、開(kāi)放合作、市場(chǎng)導(dǎo)向的技術(shù)發(fā)展路線，依托國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)資源，構(gòu)建完善的民用飛機(jī)研發(fā)與制造體系。
客戶的公差設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
H集團(tuán)肩負(fù)著推動(dòng)國(guó)產(chǎn)商用飛機(jī)自主研制的使命，致力于打造安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、環(huán)保的航空產(chǎn)品。然而，在推動(dòng)國(guó)產(chǎn)商用飛機(jī)研制的過(guò)程中，H集團(tuán)面臨著復(fù)雜裝配精度控制與公差設(shè)計(jì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
例如，寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)電池，單體能量密度最高500Wh/kg，公司表示正在進(jìn)行民用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目合作開(kāi)發(fā)；億航智能宣布完成對(duì)鋰金屬固態(tài)電池公司欣視界的戰(zhàn)略投資，二者將合作開(kāi)展適用于億航智能自動(dòng)駕駛飛行器產(chǎn)品的固態(tài)鋰電池研發(fā)與生產(chǎn)；國(guó)軒高科也已表明與億航智能簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，致力于共同開(kāi)發(fā)eVTOL的動(dòng)力電芯、電池包、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施。
2024年4月19日，“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能計(jì)算”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“面向新一代國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)的民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與軟件”項(xiàng)目啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證會(huì)在無(wú)錫順利召開(kāi)。
該公司現(xiàn)已躋身于世界四大民用飛機(jī)制造商之列，成為世界支線噴氣客機(jī)的最大生產(chǎn)商。
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專(zhuān)注于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)解決方案與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、專(zhuān)精特新中小企業(yè)。
十多年來(lái)，優(yōu)飛迪科技在數(shù)字孿生、工業(yè)軟件尤其仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在這些領(lǐng)域擁有數(shù)十項(xiàng)獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
新華社南京4月20日電（記者何磊靜）在低空經(jīng)濟(jì)“風(fēng)口”下，國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)如何為更好設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)出一份力？ 日前， 來(lái)自國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的眾多專(zhuān)家學(xué)者齊聚江蘇無(wú)錫 ， 以“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“面向新一代國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)的民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與軟件”項(xiàng)目啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證為契機(jī)展開(kāi)研討。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，西北工業(yè)大學(xué)、無(wú)錫超算、中航通飛等單位聯(lián)合形成了一支攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，聚集多個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新引智基地，攜手民用飛機(jī)實(shí)驗(yàn)室和聯(lián)合研究中心，共同開(kāi)展基于新一代國(guó)產(chǎn)超算的國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化應(yīng)用示范。項(xiàng)目完成后，將顯著提升國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，助力我國(guó)航空裝備企業(yè)爭(zhēng)奪50萬(wàn)億級(jí)國(guó)際民機(jī)大市場(chǎng)。
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記者：朱冬婭
2024年4月19日，“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能計(jì)算”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“面向新一代國(guó)產(chǎn)超算系統(tǒng)的民用飛機(jī)多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與軟件”項(xiàng)目啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證會(huì)在無(wú)錫順利召開(kāi)。
該項(xiàng)目由西北工業(yè)大學(xué)牽頭，聯(lián)合國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司、中國(guó)商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心、浙江大學(xué)等單位共同承擔(dān)。
