民用飛機的案例
新華社：國產超算有望助力民用飛機更好“起飛”
新華社南京4月20日電（記者何磊靜）在低空經濟“風口”下，國產超算系統如何為更好設計國產民用飛機出一份力？ 日前， 來自國內航空領域及計算機領域的眾多專家學者齊聚江蘇無錫 ， 以“十四五”國家重點研發計劃“面向新一代國產超算系統的民用飛機多學科聯合設計優化技術與軟件”項目啟動暨實施方案論證為契機展開研討。
據介紹， 該項目由西北工業大學牽頭，聯合國家超級計算無錫中心、中航通飛華南飛機工業有限公司、中國商飛北京民用飛機技術研究中心、浙江大學等單位共同承擔。
項目負責人西北工業大學教授韓忠華就項目研究背景、總體實施方案、重點研究任務、項目進度安排與實施計劃等作了重點匯報。與會專家一致認為，大規模變量精細化多學科優化(MDO)是下一代飛行器設計的革新性技術，民用飛機設計對MDO的需求尤為迫切，本項目工作目標明確，科學問題清晰，研究內容豐富，技術路線合理，實施方案可行；各參與單位任務與職責明確，分工合理。與會專家一致同意通過項目實施方案論證，并對項目實施提出了富有建設性的意見和建議。
國家超級計算無錫中心主任楊廣文介紹， 該項目由中心神工坊團隊參與 ，將充分利用“神威·太湖之光”的硬件資源，助力研發出真正好用的飛行器設計軟件。 神工坊總工任虎表示 ，該項目就是要突破一系列技術瓶頸，將超算的強大算力發揮出來，最終應用到民用飛機領域，縮短民機的研制周期、減少研發費用、提高綜合性能。
據了解，自“神威·太湖之光”超級計算機在國家超算無錫中心投用以來，已在航空航天、地球科學、海洋環境、生物醫藥、工業制造等20多個領域完成了1000余項應用課題的相關任務。
文章來源：新華社客戶端
展開 民用飛機系統安全性要求，源自何方？
01 前面的話
雖然航空運輸是公認的最安全的交通運輸手段，但自飛機誕生至今，一些致命的飛行事故仍頻頻發生。因此在民用飛機的設計過程中，飛機設計師必須考慮飛機安全性的要求，使安全性成為民用飛機的一種基本特性。
那么民機和系統設計的安全性要求，究竟源自何方？且聽本文細細道來。
02 公眾利益和適航的要求
民用飛機安全性要求，最初來源于公眾利益和適航的要求。
伴隨著多次空難事故的發生，公眾從自身利益出發，要求政府對空中飛行活動進行管理，以確保航空器的設計、制造和維修，能夠達到一定的安全性水平。
因此適航規章（例如 CCAR/FAR/CS 25.1309）及相關咨詢材料，定義了飛機能在預期的環境中安全飛行的要求，以保護公眾利益。
伴隨著民用飛機設計技術的發展，飛機和系統所實現的功能得以不斷擴展，復雜電子硬件和軟件得到廣泛應用。
現代飛機的氣動布局和結構設計，與飛控系統、推進系統、航電系統的關系也日益密切，電傳飛行控制等系統已成為機上最重要、最復雜的系統。
針對這樣一類復雜系統，需要考慮當單個或多個功能喪失或異常時，對飛機、機組及乘客的潛在危害。此外，還需考慮執行不同功能的系統之間的相互影響。
03 公眾/飛機制造商/運營商的折中
公眾對飛機安全性的要求是永無止境的！
而安全性要求越高，相應的系統架構復雜度、研發難度、維護工作和重量等也越高。這對于飛機制造商和飛機運營商而言，有時是難以承受的。
因此，定義合適的安全性要求，使公眾、飛機制造商和飛機運營商都能夠接受，是一個折中和權衡的過程。這一過程的關鍵則是定義 “失效狀態的發生概率” 和 “影響程度” 之間的約束關系。
即，隨著失效狀態影響程度的加深，其故障發生概率要求越來越小。
展開 鋁合金在民用飛機關鍵構件上的應用：幫你定位自己的研究方向
因此，與飛機設計師密切合作的材料生產商可以設計不同類型的合金，其物理和機械性能已根據特定需求進行了定制。例如，機翼的上側在飛行時主要承受壓縮載荷，但在靜重和滑行時也暴露在張力下，而機翼的下半部分則相反，因此需要仔細優化抗拉和抗壓強度特性。損傷容限、疲勞和耐腐蝕性也使選擇和優化更具挑戰性。
圖2 民用飛機機翼
在波音777的設計過程中，要求制造商改進上翼結構。上翼結構需要較高的壓縮屈服強度，同時提高耐腐蝕性也是必要的。就機身而言，需要比現有的2024-T3更高的損傷容限和耐久性。考慮到設計師的需要，鋁制造商開發了7055-T7751板和7055-T77511擠壓件，用于上翼結構，以及包鋁2524-T3板和2524-T351板用于機身蒙皮。他們還為機身結構的支撐構件開發了7150-T7751擠壓件。這些材料的應用為波音777節省了數千磅的重量。
圖3 波音777客機
飛機制造商也在努力減少新飛機的零部件數量。這些需要可以通過應用幾種方法來滿足。第一種方法是生產具有與薄板相當疲勞和斷裂特性的大厚板。第二種方法是改進連接技術，例如摩擦攪拌焊接，允許制造可用于機翼和機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計參數為強度的場合；2000系列鋁-銅合金用于需要疲勞性能的情況，因為這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合。
鋁-銅（2000系列）合金是用于機身結構的主要鋁合金，其主要設計標準是損傷容限。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度、更高的損傷容限和良好的抗疲勞裂紋擴展能力。2024和2014是鋁-銅-鎂合金的重要代表。
展開 基于Hypersizer的機翼結構布置優化設計探討
摘要：當前大型民用飛機機翼多采用雙梁多肋式結構布局形式，選擇合理的肋間距和長桁間距有利于傳遞載荷和減輕 重量。采用 Nastran 與 Hypersizer 進行機翼加筋壁板的布置優化分析，可以解決因長桁位置改變帶來的重新建立有限元模 型問題。本文章針對大型民用飛機復合材料機翼，以T型加筋壁板的靜強度和穩定性為優化約束，以壁板重量最低為優化目標， 利用 Nastran 與 Hypersizer 對機翼的長桁間距進行了優化，得到了最優的長桁間距范圍為 250mm-300mm，壁板主要的失效模 式是最大應變失效。
關鍵詞：復合材料機翼結構布置；布置優化；加筋壁板優化；Hypersizer
引言
機翼結構設計是飛機總體設計中的重要組成部分，當 前大型民用飛機機翼重量約占使用空機重量的 20%~30%。 對于民機而言，飛機結構減重對減小輪檔油耗、降低運營 成本、提升飛機市場競爭力具有重要意義。
當前大型民用飛機機翼多采用雙梁多肋式結構布局形 式，沿機翼展向布置前、后梁和長桁，翼梁之間布置多個 翼肋。機翼盒段長桁和翼肋的數量直接影響了壁板的承載 能力，選擇合理的機翼布置參數有利于傳遞載荷和減輕結 構重量。在飛機初步設計階段，機翼結構布置的主要設計 優化目標是確定最優的長桁間距和肋間距，使得翼盒的結 構重量最小。
本文針對大型民用飛機復合材料機翼，采用有限元前 處理器 Patran 建立了機翼盒段有限元模型，在 Nastran 求解器中進行計算，并利用復合材料優化設計與分析軟件 Hypersizer 對盒段長桁布置進行優化分析，得到最優的長 桁間距，并對壁板失效模式進行了分析。同時，傳播相關 科學知識。
展開 
無錫日報：用超算系統設計國產民航飛機！“神威”，再顯神威！
“這個項目就是要突破一系列技術瓶頸，研發大變量多學科聯合優化軟件系統，并把這個軟件部署于國產超算平臺，把超算的強大算力發揮出來，最終應用到民用飛機領域，縮短民機的研制周期、減少研發費用、提高綜合性能。”神工坊總工任虎告訴記者。
為實現這一目標，西北工業大學、無錫超算、中航通飛等單位聯合形成了一支攻堅團隊，聚集多個國家級實驗室和創新引智基地，攜手民用飛機實驗室和聯合研究中心，共同開展基于新一代國產超算的國產民用飛機多學科聯合優化應用示范。項目完成后，將顯著提升國產民用飛機的競爭力，助力我國航空裝備企業爭奪50萬億級國際民機大市場。
文章來源：無錫日報
記者：朱冬婭
展開 基于 solidThinking Inspire的拓撲優化技術在大型民機發動機吊掛設計中的應用
摘要：隨著民用飛機對經濟性和環保性的要求不斷提高，對飛機結構的減重要求越來越嚴格。本文以大型民用飛機發動機吊掛為對象，針對 3D 打印工藝約束少的特點，利用 solidThinking Inspire 拓撲優化分析軟件，以整體剛度最大為優化目標，實現了發動機吊掛結構的最優設計形式，并對優化后結構進行了強度復核和 3D 打印原型驗證。結果顯示， 在滿足設計強度和剛度要求的前提下，質量比之前傳統設計的吊掛減輕 10.9%。研究表明將拓撲優化和 3D 打印技術應用到民機結構設計中，將獲得顯著的減重效果，為實現民用飛機零部件輕量化、復雜化和一體化的設計、制造提供了一種可行的途徑。
一、引言
隨著民用飛機不斷向大型化方向發展，結構越來越復雜，承受的載荷也越來越大，同時對經濟性和環保性的要求也不斷提高。吊掛裝置將飛機發動機懸掛在機翼下，它是發動機、短艙與機翼之間的過渡部件，是大型飛機重要組成部分之一。吊掛裝置傳遞發動機的推力、承受發動機重量和過載、吸收發動機振動，保證發動機安全的固定在飛機上，其性能的優劣，直接影響到航空發動機和飛機性能的發揮。設計出結構合理、自重輕的吊掛裝置，能夠減輕飛機重量、降低發動機油耗、改善飛機氣動阻力系數，對提高飛機的經濟性和安全性有著重要的意義。現役民用飛機的翼吊發動機吊掛裝置的材料多釆用鈦合金或鋼，常用的吊掛結構形式主要有三種：盒式梁式結構、超靜定式結構和阻力支柱式結構。 未來民機吊掛結構的設計正在向大型化、高強度、輕巧化方向發展，但是如果繼續采用鍛造等傳統工藝，結構優化的改進空間有限。
3D 打印是一種以三維模型數據為基礎的新型制造技術。與傳統的減材制造方式不同，它將材料通過逐層堆疊積累的方式構造物體，所以又被稱為增材制造 (additive manufacturing, AM)。
展開 國產大飛機C919是否“自主創新”引爭議 專家這么說
第四，中國商飛是創建不久，核心能力仍在建設發展中的產業主體企業，必須要以自身的快速和長足的發展引領國家大型民用飛機產業和相關產業發展。
第五，需要快速全面提升我們自身適航符合性設計、生產、營運支持能力和適航符合性演示驗證能力。
目前這五大挑戰還是相當嚴峻的，下一步就要努力提升自己的水平，做到讓全球的航空公司、全球的飛行員、全球的客戶都喜歡我們的飛機。我們取得的每個進步，只是中國大型民用飛機產業發展的萬里長征中的一步，我們需要一步一步向前邁進。
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中國商用飛機有限責任公司
企業使命：
讓中國的大飛機翱翔藍天
企業愿景：
為客戶提供更加安全、經濟、舒適、環保的商用飛機
大飛機創業精神：
航空強國、“四個長期”、永不放棄
中國商飛是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體，也是統籌干線飛機和支線飛機發展、實現我國民用飛機產業化的主要載體，主要從事民用飛機及相關產品的科研、生產、試驗試飛，從事民用飛機銷售及服務、租賃和運營等相關業務。
中國商飛于2008年5月11日成立，總部設在上海。由國務院國有資產監督管理委員會、上海國盛（集團）有限公司、中國航空工業集團有限公司、中國鋁業集團有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司、中國中化股份有限公司共同出資組建，2018年底新增股東單位中國建材集團有限公司、中國電子科技集團有限公司、中國國新控股有限責任公司。公司黨委書記、董事長賀東風，黨委副書記、總經理趙越讓。
中國商飛下轄設計研發中心（上海飛機設計研究院）、總裝制造中心（上海飛機制造有限公司）、客戶服務中心（上海飛機客戶服務有限公司）、北京研究中心（北京民用飛機技術研究中心）、民用飛機試飛中心、基礎能力中心〔上海航空工業（集團）有限公司〕、新聞中心（上海《大飛機》雜志社有限公司）、商飛大學（商飛黨校）以及四川公司、美國有限公司、商飛資本有限公司、商飛集團財務有限責任公司等成員單位，在美國洛杉磯、法國巴黎分別設有美國辦事處、歐洲辦事處等辦事機構。中國商飛參股中俄國際商用飛機有限責任公司、成都航空有限公司和浦銀金融租賃股份有限公司。
聲明 ：以上公司相關信息均來自官方公開渠道，如有變動，以各家公司官方信息為準，恕不另行通知和更新。
展開 “氫”裝上陣：ZEROe概念飛機亮相
空中客車 昨天
空中客車日前公布了全球首款零排放民用飛機的三種概念機型，并計劃于2035年投入使用。這些概念機各自代表了實現零排放飛行的不同方法，探索各種技術途徑和空氣動力學構型，以支持空中客車在領導整個航空業脫碳方面的雄心壯志。
所有這些概念飛機都依靠氫能源作為主要動力。我們認為，氫能源作為一種清潔的航空燃料具有廣闊的前景，并很可能是航空航天以及許多其他行業實現其氣候中立目標的解決方案。
全球首款零排放民用飛機由三種概念機型組成
對于整個民航業來說，這是一個歷史性的時刻。我們準備在業界迄今為止最重要的轉型中發揮領導作用。我們發布的概念飛機向世界展示了我們實現未來零排放飛行這一大膽愿景的雄心壯志。我堅信，無論是在合成燃料中還是作為民用飛機的主要動力來源，氫能源的使用都有可能顯著減少航空對氣候的影響。——空中客車首席執行官傅里
首款氣候中立零排放民用飛機的三款概念機都命名為“ZERO
e”，包括：
一款采用
渦輪風扇發動機的設計方案（搭載120-200名乘客），航程超過2000海里，能夠進行跨大陸運行，由燃燒氫氣而非傳統航空燃料的改型燃氣渦輪發動機提供動力。液態氫將通過位于后耐壓艙壁后面的儲罐進行存儲和輸送。
展開 未來十年，民機轉包領域有何機遇和挑戰？
疫情以來，全球民用航空轉包生產領域發生了哪些變化？未來，我國民機供應商又該如何抓住機遇？這兩天，全球民機產業鏈的制造商代表們齊聚這一論壇，就相關話題展開熱烈討論——
2021年5月20日，第十一屆民用飛機工業國際論壇在沈陽開幕。
在開幕式上，中國航空工業集團有限公司原副總經理耿汝光，中航沈飛民用飛機有限責任公司黨委書記、董事長鄧玉東，中共沈陽市委·沈陽市人民政府市委常委、副市長、市政府黨組成員李松林代表組委會向出席論壇的領導、專家學者致以熱烈的歡迎和誠摯的問候。
本屆論壇由中國航空學會主辦，航空工業沈陽飛機工業（集團）有限公司承辦，遼寧省航空宇航學會、中國航發沈陽發動機研究所、中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司、中國航發集團航空發動機動力傳輸重點實驗室、遼寧省航空發動機沖擊動力學重點實驗室共同支持，沈陽航空航天大學和上海廣堯商務咨詢有限公司協辦。
論壇以“數·智變革為航空工業科技創新注入發展新動能”為主題，旨在通過搭建一個集交流性、合作性、共同解決問題于一體的平臺，促進航空工業科技創新技術的發展。近300位來自政府、國內外民用主機制造商代表、國內外民用飛機零部件及材料制造商、民機系統試驗、測試設備供應商、總/部裝生產設備供應商、大學院校科研院所等行業內專家學者齊聚一堂，參與這一行業盛會。
展開 高性能計算技術賦能飛機設計優化復雜工程應用：十四五”國家重點研發計劃項目在錫啟動
2024年4月19日，“十四五”國家重點研發計劃“高性能計算”重點專項“面向新一代國產超算系統的民用飛機多學科聯合設計優化技術與軟件”項目啟動暨實施方案論證會在無錫順利召開。
該項目由西北工業大學牽頭，聯合國家超級計算無錫中心、中航通飛華南飛機工業有限公司、中國商飛北京民用飛機技術研究中心、浙江大學等單位共同承擔。
△全體合影
△活動現場
探索超算奧秘 感受國之重器
會前，嘉賓們在講解員的帶領下，深入走進國家超級計算無錫中心，參觀了全球第一臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機——“神威·太湖之光”。40臺運算機柜和8臺網絡機柜整齊排列、尤為震撼，讓嘉賓們深切感受到國之重器的硬實力，同時也對先進國產超算的順利移植充滿信心。
△參會嘉賓與“神威·太湖之光”合影
實施方案介紹 嚴謹討論決議
活動現場，自然科學基金委高技術中心閻凱歌、西北工業大學高新辦主任葉晨光、國家超級計算無錫中心主任楊廣文致辭。國家超級計算無錫中心主任助理、先進制造部部長、神工坊總工任虎主持會議。
△無錫超算先進制造部部長、神工坊總工任虎主持會議
本次會議邀請了9位評審專家，包括北京航空航天大學教授劉軼（責任專家），中山大學教授盧宇彤（責任專家），清華大學教授楊廣文，商飛北研中心總師、研究員楊志剛，航空工業一飛院副總師、研究員郭兆電，航空工業直升機所副總師林永峰，復旦大學教授孫剛，中國航空研究院部長、研究員徐悅以及南京航空航天大學教授呂宏強，共同參與會議的專業評議與決策過程，并在活動現場為他們頒發專家聘書。
△頒發專家聘書
項目負責人西北工業大學教授韓忠華就項目研究背景、總體實施方案、重點研究任務、項目進度安排與實施計劃等作了重點匯報。
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民機沖壓空氣系統流動特性仿真研究
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思維導圖
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研究背景
沖壓空氣系統是民用飛機的重要組成部分，其功能是為飛機空調系統、輔助冷卻系統和惰化系統提供廉價冷源空氣，保障飛機座艙溫度調節、廚房餐車冷卻、燃油箱防爆等功能的正常運行。隨著民用飛機載客能力的不斷提高，飛機體積及內部各系統越來越龐大，所包括的輻射面積、人員和設備發熱量持續提升，導致沖壓空氣系統重量、尺寸也越來越大。這不但會占據飛機寶貴的安裝空間、增大飛機燃油損耗，同時沖壓空氣蒙皮開口尺寸增大也會進一步增加飛機的氣動阻力，降低飛機運營的經濟性。
可見，舒適性要求和經濟性要求之間的矛盾已成為民用飛機沖壓空氣系統設計的重大挑戰。目前民機多采用集成式設計技術，將沖壓空氣的各用戶集成在一套流道中，實現能源綜合利用。為了保障各系統的正常運行且進一步降低飛機能耗，需要針對沖壓空氣系統氣動特性進行仿真研究，獲得冷源空氣在流道內的分配特性與流阻特性。
展開 雙光束激光焊接技術在民用飛機上的應用現狀及發展
另外，由于在飛機服役過程中，上下壁板結構受力情況不同，將此技術應用于飛機的上壁板還面臨提高整體結構的損傷容限能力的挑戰。而鑒于國內已經開展了相關技術的研發并取得初步進展，但離最終的型號使用需求還有一段距離，變形控制及矯形技術等研究將是后期工作的重點。
層流機翼設計技術現狀與發展
我國的渦槳支線客機、渦扇支線客機、渦扇大型客機等正處于蓬勃發展時期，國產民用飛機想要在國際市場上同臺競技，以后發態勢打破原有的歐美對航空的壟斷，就必須重點關注未來航空業新的需求和標準，積極響應綠色航空號召，發展相應的核心技術，掌握先進民用飛機的研制能力。層流機翼技術作為極具發展潛力的技術之一，有望在未來先進民用飛機的設計領域發揮更重要的作用，本文較為系統的討論層流機翼設計技術及其未來的發展方向。
1 綠色航空對機翼設計技術的需求
從飛機設計綜合技術來說，可通過多種渠道促進“綠色航空”的實現，如先進的飛機布局和氣動設計技術進步可以實現飛機的減阻減噪，復合材料的廣泛應用可大大減輕飛機的重量、減小能源消耗，高效發動機技術可以減小污染排放等。這些新技術的應用不僅可以降低航空運輸對環境的影響，對于提升民用飛機的經濟性也具有重要的意義。空客公司曾通過不斷引進新技術和新概念，大幅提升所研型號的設計指標，成功降低直接運行成本15%以上，在市場占有率上全面趕超波音。
在飛機總體設計領域，實現民用運輸機低能源消耗、低環境污染排放、高巡航效率最重要的途徑之一是氣動減阻。飛機的阻力與飛行性能、燃油消耗量以及飛機的經濟性密切相關，大型飛機的飛行統計數據表明，B737飛機在典型使用條件下，減小1%的阻力便可節省15000加侖的航空燃油，B757可節省25000加侖，B747則可節省100000加侖。盡管在空氣動力學技術已取得很大成就的如今，再取得減阻技術方面的巨大進步可謂步履維艱，但是各飛機設計公司依然極其關注阻力問題，并投入巨資進行研究，精細到每一個阻力單位都錙銖必較的程度，企圖在減阻設計方面發展到極致。
對于運輸類飛機而言，阻力可以大致分為型阻、波阻、誘導阻力和廢阻等，總阻力中每個部件所占分量不同。
展開 用戶作品賞析 | SCADE在顯示系統預先研究工作中的應用
【Ansys Innovation大會論文及案例征集】 - Top12 優秀作品
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作品賞析（10）| SCADE在顯示系統預先研究工作中的應用
內容簡介
中國商飛北京民用飛機技術研究中心主要承擔民用飛機先進的技術的預先研究工作，對于駕駛艙顯示系統來說，未來的發展趨勢主要體現在集成更多的顯示應用（APP）上。為了快速把顯示應用的功能通過顯性化的方式呈現出來，進行人機接口、人機交互以及操作評估，使用SCADE開展顯示應用的快速原型是非常理想的解決方案。
關于作者
吳狄 | COMAC中國商飛助理主任研發工程師
吳狄現任中國商飛北研中心先進航電研究部顯示控制系統和飛行管理系統專業負責人。西北工業大學電子信息工程專業畢業，2007年參加工作，先后就職于航空工業集團中國航空無線電電子研究所、霍尼韋爾航空航天集團、中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心。獲得六西格瑪綠帶認證，項目管理（PMP）認證，獲得部級科技進步三等獎2項，霍尼韋爾航空航天集團銀獎1項，4項國家專利等榮譽。
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