“30多年前，我讀研究生時就在編寫飛機設計和分析軟件，當時我國的航空設計軟件跟國外同時起步，但是現(xiàn)在市場已經(jīng)完全被國外掌控?！闭f起飛機設計軟件發(fā)展歷程，南京航空航天大學教授、NH40飛機總設計師姚衛(wèi)星覺得不可思議。

　　航空百問：飛機是怎么設計出來的？

　　自上世紀80年代后，世界航空業(yè)就邁入數(shù)字化設計的新階段，現(xiàn)在已經(jīng)達到離開軟件就無法設計的高度依賴。設計一架飛機至少需要十幾種專業(yè)軟件，全是歐美國家產(chǎn)品。國內(nèi)設計單位不僅要投入巨資購買軟件，而且頭戴鋼圈，一旦被念“緊箍咒”，整個航空產(chǎn)業(yè)將陷入癱瘓。

　　一、數(shù)字化“造”飛機更靠譜：

　　飛機設計軟件是飛機設計及性能評估不可缺少的工具。

　　設計飛機全過程在CATIA為基礎的平臺上開展。首先要從氣動外形開始，主要用到的軟件有Fluent、AAA等。

　　然后是結(jié)構(gòu)設計，主要用到的軟件有MSC NASTRAN、Abques、Fatigue、Analsis等；同時開展系統(tǒng)設計，包括操作系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人機環(huán)境等，主要用到的軟件有ADMS、Simulink等。

　　波音737max組裝現(xiàn)場

　　飛機設計不僅流程繁瑣，而且零部件數(shù)量龐大，加工制造容不得絲毫誤差。在手工設計時期，返工修改是飛機制造業(yè)最常見的通病。

　　殲10

　　據(jù)媒體報道，設計殲-10飛機時，主起落架主承力結(jié)構(gòu)的整個金屬部件是委托國外制造。但造完之后，起落架的收放出現(xiàn)問題，有5毫米的誤差，只好重新訂貨制造。僅僅是這一點點的誤差，影響了殲-10首飛推遲了八九個月。沒有全數(shù)字化的軟件支撐，任何一點細微的誤差，都可能成為制造業(yè)的夢魘。

　　飛機有成千上萬個零部件，沒有全數(shù)字化設計，幾乎是不可想象的。

　　二、發(fā)令槍響了30年還在原地走：

　　“現(xiàn)在這些名氣很大的軟件，起初都是航空公司或大學科研人員開發(fā)的，比如CATIA軟件，功能很強大，現(xiàn)在全球的飛機公司基本都用這個軟件在設計，就是法國達索公司一個設計室研發(fā)的；還有AAA軟件，是美國一個大學教授開發(fā)的。”姚衛(wèi)星說，我國的航空設計軟件起步階段與國外差不多，也是科研人員根據(jù)工作需要琢磨著編寫出來的。

　　例如，中航集團623所上世紀80年代就開發(fā)出一款“航空結(jié)構(gòu)分析軟件（HIJF）”，主要功能與大名鼎鼎的美國NASTRAN軟件相近，但是現(xiàn)在鮮有人用。

　　國外飛機設計軟件PIANO對波音787飛機進行分析

　　其差別就在于，國外軟件開發(fā)出來后，會根據(jù)設計需要，一步步升級改進，目的是使軟件好用易用、讓更多的人使用；而國內(nèi)的軟件開發(fā)出來后，只要計算結(jié)果正確，誰也不會花精力去美化界面、增添功能，軟件的使用者也僅局限于本單位或本科室甚至是某幾個人，除此以外，別人既看不懂也不會用。

　　但是，使用國外軟件的代價也是相當大的?！氨热邕_索的CATIA，國內(nèi)任何一個航空設計單位在這一個軟件上花的錢都要上千萬。”姚衛(wèi)星說，航空設計軟件少則幾十萬元，多則近千萬元，每增加一個賬號還要另付一筆費用，過幾年升級版本還要付費。如果要完整地設計一架飛機，需要十幾甚至幾十個軟件，花費可想而知。

　　三、航空設計軟件自給需補足市場課：

　　航空設計軟件起早趕晚集，是缺人還是缺錢？都不是。

　　“航空設計軟件的程序代碼與普通軟件并沒有什么不同，但是背后需要強大的理論支撐。比如用來設計結(jié)構(gòu)強度的有限元軟件，基本原理就來自我國馮康院士提出的‘有限元’理論?！?

　　在我國航空設計單位中，類似的現(xiàn)象還有不少?？梢哉f，我國并不缺少相應的人才和理論基礎。近年來，有關部門也組織科研單位集中力量開發(fā)相應軟件，但時至今日，市場上也看不到哪個國產(chǎn)軟件在流通使用。

　　“國有科研單位以型號為管理目標，導致軟件后續(xù)開發(fā)難以持續(xù)，而民營企業(yè)又沒有航空專業(yè)人才?！币πl(wèi)星說，航空設計軟件想要與國外媲美，必須有市場化思維。且這類軟件開發(fā)周期較長、基礎理論要求高，需要國有科研單位與民營軟件公司配合，理順上下游產(chǎn)業(yè)鏈。

　　附：常用航空軟件

　　1、UG NX

　　UG(Unigraphics) NX是西門子公司開發(fā)的一個交互式CAD/CAM系統(tǒng)，隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，已經(jīng)成為三維設計領域的一個主流應用。可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的構(gòu)建，將復雜多變的信息轉(zhuǎn)化為二進制代碼，用計算機進行快速處理，為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供數(shù)字化造型和驗證手段。它包含了產(chǎn)品設計、工程制造全范圍的開發(fā)過程，廣泛應用于航空制造領域。

　　2、CATIA

　　CATIA是IBM公司和達索公司合作后推出的一款三維CAD/CAE/CAM集成軟件，在產(chǎn)品外形設計、機械設計、設備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析模擬等領域具有強大的功能，已成為國際航空工業(yè)首選軟件。

　　在虛擬裝配方面，CATIA除了擁有先進的混合建模技術、強大的三維實體造型功能以及全面的裝配設計模塊之外，還可以對虛擬裝配的裝配模型進行干涉校驗，并生成檢測報告，及時發(fā)現(xiàn)裝配中存在的干涉點。

　　3、AdvancedAircraft Analysis（AAA）

　　美國DAR（(Design, Analysis and Research)）公司的飛機設計軟件。AAA軟件在全球范圍內(nèi)超過55個國家成功應用，被世界范圍內(nèi)的主要航空工程大學、飛機制造商、軍事組織廣泛使用。AAA包含飛機概念設計所有專業(yè)的設計能力，使用大量的經(jīng)驗工程方法和數(shù)據(jù)，并且一直在更新進步：DAR一直持續(xù)不斷的在研究風洞實驗數(shù)據(jù)基礎上，更新AAA中所使用的方法。

　　4、RDS

　　美國CRC（Conceptual ResearchCorporation）開發(fā)的飛機概念設計軟件，具有優(yōu)秀的三維造型設計能力， RDS可以進行飛行器概念設計、初步設計，包含總體、氣動、性能、重量、載荷、控制、動力、成本等功能。具有自己的圖形系統(tǒng)，設計和造型能力突出。

　　5、CADS/OpenCADS

　　北航開發(fā)的飛機概念設計軟件，有自己獨立的圖形系統(tǒng)。具有幾何造型、氣動、動力特性、性能、重量、電磁散射等特性計算分析能力。CADS可借助iSIGHT進行優(yōu)化設計。OpenCADS在CADS上進行了改進和創(chuàng)新開發(fā)，側(cè)重于民機設計。兩個軟件被用在北航的飛機設計教學中。

　　【興迪源機械簡介】

　　興迪源機械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術的鍛壓設備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，興迪源機械一直致力于內(nèi)高壓成形的技術創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)頂尖流體壓力成形技術的鍛壓設備。

　　目前，興迪源內(nèi)高壓成形智能設備已運用在制造航空、航天、核電、石化、汽車、摩托車、自行車業(yè)的沿構(gòu)件軸線變化的圓形、矩形或異形截面空心構(gòu)件以及管路配件的生產(chǎn)制造中。同時也適用于生產(chǎn)航空飛行器上輕體構(gòu)件有空心結(jié)構(gòu)框架、發(fā)動機上中空軸類件、進排氣系統(tǒng)異型管和復雜管件等。