“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，但是現在市場已經完全被國外掌控?！闭f起飛機設計軟件發展歷程，南京航空航天大學教授、NH40飛機總設計師姚衛星覺得不可思議。

　　航空百問：飛機是怎么設計出來的？

　　自上世紀80年代后，世界航空業就邁入數字化設計的新階段，現在已經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軟件，全是歐美國家產品。國內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”，整個航空產業將陷入癱瘓。

　　一、數字化“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。

　　然后是結構設計，主要用到的軟件有MSC NASTRAN、Abques、Fatigue、Analsis等；同時開展系統設計，包括操作系統、動力系統、控制系統和人機環境等，主要用到的軟件有ADMS、Simulink等。

　　波音737max組裝現場

　　飛機設計不僅流程繁瑣，而且零部件數量龐大，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最常見的通病。

　　殲10

　　據媒體報道，設計殲-10飛機時，主起落架主承力結構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。沒有全數字化的軟件支撐，任何一點細微的誤差，都可能成為制造業的夢魘。

　　飛機有成千上萬個零部件，沒有全數字化設計，幾乎是不可想象的。

　　二、發令槍響了30年還在原地走：

　　“現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的，比如CATIA軟件，功能很強大，現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的；還有AAA軟件，是美國一個大學教授開發的。”姚衛星說，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年代就開發出一款“航空結構分析軟件（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，國外軟件開發出來后，會根據設計需要，一步步升級改進，目的是使軟件好用易用、讓更多的人使用；而國內的軟件開發出來后，只要計算結果正確，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?！币πl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。比如用來設計結構強度的有限元軟件，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，類似的現象還有不少。可以說，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相應軟件，但時至今日，市場上也看不到哪個國產軟件在流通使用。

　　“國有科研單位以型號為管理目標，導致軟件后續開發難以持續，而民營企業又沒有航空專業人才?！币πl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，理順上下游產業鏈。

　　附：常用航空軟件

　　1、UG NX

　　UG(Unigraphics) NX是西門子公司開發的一個交互式CAD/CAM系統，隨著PC硬件的發展和個人用戶的迅速增長，已經成為三維設計領域的一個主流應用?？梢暂p松實現各種復雜實體及造型的構建，將復雜多變的信息轉化為二進制代碼，用計算機進行快速處理，為用戶的產品設計及加工過程提供數字化造型和驗證手段。它包含了產品設計、工程制造全范圍的開發過程，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，在產品外形設計、機械設計、設備與系統工程、管理數字樣機、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，及時發現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軟件在全球范圍內超過55個國家成功應用，被世界范圍內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的設計能力，使用大量的經驗工程方法和數據，并且一直在更新進步：DAR一直持續不斷的在研究風洞實驗數據基礎上，更新AAA中所使用的方法。

　　4、RDS

　　美國CRC（Conceptual ResearchCorporation）開發的飛機概念設計軟件，具有優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，設計和造型能力突出。

　　5、CADS/OpenCADS

　　北航開發的飛機概念設計軟件，有自己獨立的圖形系統。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進行優化設計。OpenCADS在CADS上進行了改進和創新開發，側重于民機設計。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。自2007年創立以來，興迪源機械一直致力于內高壓成形的技術創新和產品研發。主營產品范圍從生產普通液壓設備，現今發展至生產、研發國內頂尖流體壓力成形技術的鍛壓設備。

　　目前，興迪源內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、自行車業的沿構件軸線變化的圓形、矩形或異形截面空心構件以及管路配件的生產制造中。同時也適用于生產航空飛行器上輕體構件有空心結構框架、發動機上中空軸類件、進排氣系統異型管和復雜管件等。