C919總設計師吳光輝：我們特別看重氣動力設計，這涉及到飛機的“四性”

導讀：9月15日上午10時，首屆“世界設計之都大會”于上海開幕，在諸多的設計展覽中，C919飛機是引人關注的最大亮點之一。 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計讓它包攬了二十多項相關專利，斬獲各類工業設計頭獎。 會上，中國工程院院士、中國商用飛機有限責任公司首席科學家、C919 大型客機系列型總設計師吳光輝就C919研發、試飛發表講話。

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商，在國內很多城市都有我們的生產制造商，但是所有的設計全部集中在上海。借這個機會，我把設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，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、工信部、民航局還有上海市政府的大力支持和指導，他們對我們的關心和關愛，使我們取得今天的初步成就。

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展大型客機的主體，是民用飛機產業的載體。中國商飛的目標是研發世界級的產品，塑造世界級的品牌，建設世界級的企業，形成世界級的能力。

目前，這三款產品中，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方案和供應商的選擇。

飛機設計是一個整體需求，設計的第一個階段是外形設計。剛才余（承東）總說，外形要經得起仔細看，在我看來，一個飛機的好壞，很重要的因素是協調，從外表看，協調的一定是好看的，一定是美的。

所以我們特別看重氣動力的設計，這涉及到飛機的“四性”，安全性、舒適性、經濟性和環保性。

在傳統的氣動力設計中，通常是通過風洞試驗和計算，現在，大量用到仿真。在C919的研制中，有關氣動力的設計體現在，我們前后設計了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，所以傳統的設計方法已經很難滿足我們未來飛機的發展需要。

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、跨聲速和復雜性等問題。比如今天上海有臺風，在臺風天飛機是停航的，但是如果在飛行過程中遇到了這樣的問題該怎么辦？飛機在結冰天不能飛，但是在飛行中遇到了結冰呢？還有大側風場景。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字計算、風洞試驗，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，通過在應用場景收集大數據，再使用AI的方法反饋結果。整體來看，通過引入AI，得到（與傳統方法）相當的計算結果，用時僅需傳統超級計算機的1/20到1/30。

視頻加載中...

視頻介紹：在新科技革命和產業變革的今天，航空科技作為發展最為迅速的領域之一，正迎來前所未有的機遇。

飛機的氣動外形設計是飛機設計最基礎最核心的技術之一，決定了飛機的安全性、經濟性與環保性。機翼作為飛機的重要組成部分，其外形設計直接影響著飛機的氣動性能與飛行品質。流體仿真是飛機氣動設計的重要手段之一，傳統數值仿真計算需要求解NavierStokes 方程離散成的大規模代數方程組，耗時長成本高。

C919空氣動力學的模擬仿真需要借助千萬億次級的傳統超算，中國商飛充分發揮民用飛機項目研制優勢，聯合華為基于昇騰AI基礎軟硬件平臺，打造工業級流體仿真大模型，東方.御風，通過高維非線性湍流流程數據編碼及預處理創新技術，提取特征數據導入東方御風大模型訓練，依托昇思MindSpore流體仿真套件，實現飛機攻角、馬赫數、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，大大縮短研發周期，東方御風，昇騰萬里，開辟AI工業流體仿真新篇章，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計，在上海進行更多的氣動力、結構和系統集成等方面的設計。到目前為止，我們在制造中已經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，虛擬現實的裝配技術。我們是世界上第一個5G工業園區，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計技術和智能技術，并且還會充分使用北斗、5G技術、4D技術等。

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、完全的設計，使城市更添彩。

據了解，上海于2010年加入聯合國教科文組織“創意城市網絡”，定名為“設計之都”。本次以大會舉辦為契機，加快推進上海“設計之都”建設，實現“以會聚人、以會促產、以會興業”。全面推進設計賦能產業創新發展、打造活力城市空間，優化城市公共服務、點亮民眾美好生活，聚力共鑄城市品牌。促進工業設計、建筑設計、時尚設計、數字設計、服務設計協同發展，構建市場活躍、行業跨界、國際合作廣泛的設計創新生態圈，立體構筑上海“設計之都”品牌體系。

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