达索系统的三维数字样机技术在C919研发中的应用

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三维数字样机（DMU）技术不仅可以统一飞机研发过程中的数据源，也可以对飞机的全系统进行模拟，以提高研发效率和设计质量。在中国商飞C919的研发过程中，DMU发挥了重要的作用。

    目前很多航空研究所和企业均采用达索系统公司的软件系统解决方案，例如采用CATIA、DELMIA等为代表的CAE/CAM软件，可大大提高研发效率，缩短研发周期。而随着“智能制造”体系的建立，使用软件对飞机设计、生产制造甚至日后运营的情况进行全生命周期的模拟仿真将变得越来越普遍，这也促使飞机设计过程中三维数字样机（DMU）技术正在得到更加广泛的应用。

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    C919 的 DMU 模型

    在C919项目中，达索系统参与了从最开始的立项、方案评估、总体布置、需求管理，到飞机数模的每一个参数定义，再到确定工艺制造、装配方案，以及为交付以及运营维护而编制相关手册等业务过程，可以说达索系统参与了C919研发的全过程。

    具体工作中，CATIA软件是唯一的系统设计工具，它结合ENOVIAVPM协同研制平台，实现了飞机的全三维无纸化设计。此外，中国商飞使用DELMIA进行装配仿真设计校验关键部件的装配工艺；使用SIMULIAAbaqus等专业仿真软件模拟校核复杂结构和材料的性能以确保满足需要；使用Composer等工具制作维护手册、训练模拟等运营支持服务产品。

    但是在C919的研发过程中，达索公司所提供的最重要的支持，是协助商飞建立了C919的DMU。达索系统亚太地区及全球直销渠道执行副总裁罗熙文（SylvainLaurent）对此表示，该DMU不仅包含了C919各部件的形状信息，还包含有部件的功能信息，是一个功能数字样机的模型。

    而现在的DMU的状态与现在C919的实物状态是一致的，可以完全真实地反映实物C919的状态。这就表示C919的DMU不仅包括飞机的机械结构，还有包括飞机的动力系统、飞控系统等在内的多个子系统，是在C919制造出真实飞机之前或同时，在虚拟的环境中生成C919的完全体数字模拟模型。最终该DMU可在一个数字化虚拟环境中运行，可以验证C919及其各子系统在整个运营过程中是否存在潜在的问题，可以告诉研发人员哪个部分在使用多久后可能会发生故障，以及如何维护等等。

    这个功能就是利用DMU数据对飞机进行缺陷预测，可在早期设计阶段和实机高成本物理测试之前对各系统进行高精度非线性分析，提高设计质量、加快设计速度、降低设计成本，同时还能够提供多种设计可选方案，在设计流程早期得到评估，鉴定仿真结果，通过虚拟测试实现性能要求。因此，这个DMU模型也就是当前行业热词中的“数字孪生”，而且未来随着C919的改进，其DMU也在不变演进。

    在构建贯穿C919的DMU时，达索公司认为该DMU建立的目标用户可从工程人员向非工程人员拓展，可从企业内部向其他合作伙伴、飞机最终用户和外部市场拓展。C919项目的所有工作人员，包括销售、客服、采购、质量、取证等人员在内，都对单一来源的DMU配置数据有着很高的需求，他们可以利用DMU的数据开展商业分析和咨询，生成文档、报告和手册。

    而对于航空公司用户来说，他们可以在实体飞机进行物理测试之前，通过DMU的数据体验飞机设计的物理性能，给出有益的改进建议，从而帮助飞机制造商做出正确决策，提高关键任务设计和工程决策的能力。对于DMU数据的扩展应用，在系统工程、功能仿真模拟，以及供应链集成方面都有巨大的应用潜力，也可以使商飞更加有效地管理供应链上所有层级的供应商。总体上看，DMU技术使C919项目在缩短研发周期和节约研发成本方面的整体效率提升约30%左右。

    同样的DMU技术也用于空客A350项目，通过DMU环境参与进来的设计师、工程师或供应商人数多达4000多人，其中85%来自供应链层面。统一的DMU环境确保了参与A350开发的工程师都基于单一数据源工作，工作人员通过统一数据信息在整个价值链上开展协作，从而显著减少了工程设计的变更，同时确保A350项目的高效推进。最终据空客公司统计，DMU技术使A350的研制周期缩短了25%，从用户设计冻结（CDF）到进入服役（EIS）的周期也缩短了8个月，进入量产阶段的周期也明显加快。

    （文章转自《国际航空》徐颖，北京环境特性研究所；习瑰琦，南京电子设备研究所。责任编辑：颜思铭）