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2023-01-31
人工智能，給C919插上新翅膀
更新時間：2022-09-18 07:38:26作者：智慧百科
導(dǎo)讀：9月15日上午10時，首屆“世界設(shè)計之都大會”于上海開幕，在諸多的設(shè)計展覽中，C919飛機是引人關(guān)注的最大亮點之一。 作為中國“智造”的新名片，C919飛機美觀的外形和新穎的概念設(shè)計讓它包攬了二十多項相關(guān)專利，斬獲各類工業(yè)設(shè)計頭獎。 會上，中國工程院院士、中國商用飛機有限責(zé)任公司首席科學(xué)家、C919 大型客機系列型總設(shè)計師吳光輝就C919研發(fā)、試飛發(fā)表講話。
吳光輝：
首先，感謝會議邀請我來匯報一下大飛機的情況，也祝賀2022世界設(shè)計制度大會的召開。
我們知道大飛機（C919大型客機）是舉全國之力，聚全球之智而來的。我們在全球都有供應(yīng)商，在國內(nèi)很多城市都有我們的生產(chǎn)制造商，但是所有的設(shè)計全部集中在上海。借這個機會，我把設(shè)計的成果向大家做一個簡單的展示。
8月1日，中國商飛完成了C919全部的取證前試飛任務(wù)，今年C919很快就要取得民航的適航證，而且要交付給首家用戶東航使用。
中國商飛于2008年在上海成立，在這十幾年間中國商飛總共研制了三款產(chǎn)品，分別是ARJ21、C919，以及正在進行中的寬體客機CR929。在這個過程中，我們得到了國家機關(guān)、工信部、民航局還有上海市政府的大力支持和指導(dǎo)，他們對我們的關(guān)心和關(guān)愛，使我們?nèi)〉媒裉斓某醪匠删汀?/p>
中國商飛的使命是讓中國的大飛機翱翔藍天。這個使命同時也是國家發(fā)展大型客機的主體，是民用飛機產(chǎn)業(yè)的載體。中國商飛的目標是研發(fā)世界級的產(chǎn)品，塑造世界級的品牌，建設(shè)世界級的企業(yè)，形成世界級的能力。
目前，這三款產(chǎn)品中，ARJ21是90座的支線飛機，目前累計交付75架，累計訂單616架，連通11個城市、開辟263條航線，安全運營逾16.5萬小時，運送旅客超過530萬人次。
C919也在2017年5月5日完成了首飛，今年要取得適航證，交付給東方航空。CR929是原計劃與俄羅斯合作進行研制的一款跨洋的寬體客機，目前我們正在進行總體技術(shù)方案和供應(yīng)商的選擇。
飛機設(shè)計是一個整體需求，設(shè)計的第一個階段是外形設(shè)計。剛才余（承東）總說，外形要經(jīng)得起仔細看，在我看來，一個飛機的好壞，很重要的因素是協(xié)調(diào)，從外表看，協(xié)調(diào)的一定是好看的，一定是美的。
所以我們特別看重氣動力的設(shè)計，這涉及到飛機的“四性”，安全性、舒適性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。
在傳統(tǒng)的氣動力設(shè)計中，通常是通過風(fēng)洞試驗和計算，現(xiàn)在，大量用到仿真。在C919的研制中，有關(guān)氣動力的設(shè)計體現(xiàn)在，我們前后設(shè)計了20000多個翼型，2000多個機翼，最后選出7個，通過低速和高速的兩輪風(fēng)洞試驗（最終選定）。同時，我們是上海超算中心的主要用戶之一，進行了大量的CFD計算，這樣，設(shè)計就要花很長時間。計算中涉及大量的矩陣和計算，哪怕是在超算中心，算一個方程可能也需要幾天甚至一周，所以傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)很難滿足我們未來飛機的發(fā)展需要。
我們因此引入了人工智能，因為飛機研制中會遇到高雷諾數(shù)、跨聲速和復(fù)雜性等問題。比如今天上海有臺風(fēng)，在臺風(fēng)天飛機是停航的，但是如果在飛行過程中遇到了這樣的問題該怎么辦？飛機在結(jié)冰天不能飛，但是在飛行中遇到了結(jié)冰呢？還有大側(cè)風(fēng)場景。所以盡管在一些場合飛機不能飛，我們還是要確保一旦遇到這些問題，飛機是安全的，所以在設(shè)計中都考慮了這些場景。
那么解決這些場景問題的方法，除了求解方程這類的數(shù)字計算、風(fēng)洞試驗，還有大量的地面試驗和試飛。從2017年開 始到2022年之間，我們對C919進行了優(yōu)化，再從2019年到2020年間進行了大量適航取證的試飛活動。
由于有這么大的設(shè)計工作量，我們引入了新的方法——人工智能，我們與華為進行合作，通過在應(yīng)用場景收集大數(shù)據(jù)，再使用AI的方法反饋結(jié)果。整體來看，通過引入AI，得到（與傳統(tǒng)方法）相當?shù)挠嬎憬Y(jié)果，用時僅需傳統(tǒng)超級計算機的1/20到1/30。
視頻介紹：在新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的今天，航空科技作為發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一，正迎來前所未有的機遇。 飛機的氣動外形設(shè)計是飛機設(shè)計最基礎(chǔ)最核心的技術(shù)之一，決定了飛機的安全性、經(jīng)濟性與環(huán)保性。機翼作為飛機的重要組成部分，其外形設(shè)計直接影響著飛機的氣動性能與飛行品質(zhì)。流體仿真是飛機氣動設(shè)計的重要手段之一，傳統(tǒng)數(shù)值仿真計算需要求解Navier-Stokes 方程離散成的大規(guī)模代數(shù)方程組，耗時長成本高。 C919空氣動力學(xué)的模擬仿真需要借助千萬億次級的傳統(tǒng)超算，中國商飛充分發(fā)揮民用飛機項目研制優(yōu)勢，聯(lián)合華為基于昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺，打造工業(yè)級流體仿真大模型，東方.御風(fēng)，通過高維非線性湍流流程數(shù)據(jù)編碼及預(yù)處理創(chuàng)新技術(shù)，提取特征數(shù)據(jù)導(dǎo)入東方御風(fēng)大模型訓(xùn)練，依托昇思MindSpore流體仿真套件，實現(xiàn)飛機攻角、馬赫數(shù)、翼形幾何流場變化的泛化推理。 在精度滿足要求的同時，大型客機在巡航速度段的超臨界翼型全流程預(yù)測平均誤差低是萬分之一量級，單次仿真耗時縮短24倍，大大縮短研發(fā)周期，東方御風(fēng)，昇騰萬里，開辟AI工業(yè)流體仿真新篇章，為大飛機插上智能的翅膀。
對未來的展望是，中國商飛希望通過智能設(shè)計，在上海進行更多的氣動力、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成等方面的設(shè)計。到目前為止，我們在制造中已經(jīng)采用了很多的人工智能，包括使用8k的相機進行外形的自動檢測，虛擬現(xiàn)實的裝配技術(shù)。我們是世界上第一個5G工業(yè)園區(qū)，在機架里是完全沒有任何人工操作的。
在未來的飛行里，我們還會大量使用設(shè)計技術(shù)和智能技術(shù)，并且還會充分使用北斗、5G技術(shù)、4D技術(shù)等。
展望未來世界，城市地面交通可能有eVTOL（電動垂直起降飛機）、高鐵、智能汽車等等交通工具，靠人工是很難指揮地面交通的，所以我們只有依托于AI來進行完整的、完全的設(shè)計，使城市更添彩。
據(jù)了解，上海于2010年加入聯(lián)合國教科文組織“創(chuàng)意城市網(wǎng)絡(luò)”，定名為“設(shè)計之都”。本次以大會舉辦為契機，加快推進上海“設(shè)計之都”建設(shè)，實現(xiàn)“以會聚人、以會促產(chǎn)、以會興業(yè)”。全面推進設(shè)計賦能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、打造活力城市空間，優(yōu)化城市公共服務(wù)、點亮民眾美好生活，聚力共鑄城市品牌。促進工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、時尚設(shè)計、數(shù)字設(shè)計、服務(wù)設(shè)計協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建市場活躍、行業(yè)跨界、國際合作廣泛的設(shè)計創(chuàng)新生態(tài)圈，立體構(gòu)筑上海“設(shè)計之都”品牌體系。
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