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没有CATXX软件,我们就无法设计制造飞机?

大约两年前,一位在zf科技招商部门工作的朋友问过这个问题,当时一笑了之。无独有偶,今年上半年一位从事IP律师朋友也问了类似的问题。最近在翻阅资料的时候,又多次看到这个问题。

CATXX以下简称C软件

虽然回答这个问题很可能会导致投诉,但还是从技术角度来聊聊,没有这个软件,我们到底能不能设计制造飞机。

1.首先,任何一个行业都没有说离开了一款软件而无法设计,生产制造。如果有这种说法,说明在某些细分行业领域,该软件占了垄断,主导地位。比如早期二维CAD领域的AutoCAD,CAE仿真的ANSYS,但是现在这种垄断早已被差异化服务和不断降低的技术门槛所打破。

假设现在AutoCAD被禁用了,立马会有一堆CAD软件顶上,虽然可能功能和兼容性不及AutoCAD,但是至少可以解决无软件可用的局面,加以时日迭代,完成替换是没有问题的。需要评估的是成本,这种成本评估不同企业不太一样:对于工期固定的重大项目,中途换软件,那对应的第三方,上下游都需要换,成本还是很高的;小型项目则影响相对较小。

2. 要了解飞机设计行业为什么用C软件,就要了解一下软件的历史。

1977年,法国的航空制造企业达索公司,开始设计“幻影”战斗机。在设计的过程中,需要用到CAD软件,最先使用了一款洛克希德开发的CAMDA软件,这种软件使用后,达索认为不够先进,于是决定着手自己研发。经过几年迭代研发,发现在CAD市场有其独特优势,正式成立达索系统公司,专门研发销售推广软件。因为软件研发源于飞机设计实践,而且用户迭代做的好,不仅在航天航空领域占领市场,很快推广到了汽车,船舶等其它行业。

这其中由于顶层的船舶,汽车、飞机制造商的应用,导致了制造商下游的供应链,全面的实现了CAXXX化,这样一来,所有的供应链上的工程设计制造企业,全部都要购买CAXXX软件。这种效应就类似建筑设计里,如果设计绘图使用了AutoCAD,那电气,暖通,消防,管道,施工等各种附属设计都需要用AutoCAD,以保持兼容性。

C软件不仅可以设计三维产品,还可以借助很多的外挂模块,帮助工程师实现仿真验证,C软件可以直接与数字加工制造的工程设备对接,实现无纸化的数字传输。通过C的三维的工程设计结果,直接传输到加工设备上,生产出零件和部件。使得使用C软件的企业,可以实现CAD/CAE/CAM功能无缝结合。其它诸如工程数据管理,VR,人工智能,云协作,生成式设计也等使得其始终走在CAD软件前列。

3.再来看下飞机的简要设计流程:

1. 方案设计:根据使用需求和技术指标,确定飞机类型和整体布局方案,进行概念设计,包括发动机等一些核心部件的确定

2. 初始设计:在选定的方案基础上,进行初步的气动力学计算和结构设计,确定飞机的总体尺寸、重量、载荷,材料等参数

3. 详细设计:按照确定的技术指标和参数,进行飞机每个部件的详细设计,包括机翼、尾翼、机身、起落架等。采用CAD软件建立精细化三维数字化模型

4. 多物理场分析:利用CAE,CFD等分析软件,对关键部件和整机的强度、刚度、疲劳寿命,振动,噪音等进行计算机仿真,确保结构强度安全

5. 系统与设备设计:根据飞行控制、动力、供电、燃油等系统需求,设计各种设备的布置位置、工作参数、接口要求

6. 生产设计:考虑制造、装配的工艺要求,设计生产图纸,确定装配工序和定位方式

7. 原型制造:按照设计图纸制造原型机,进行地面和飞行试验,检验设计的正确性,作为小批量生产的验证

8. 优化设计:根据试飞结果,对存在问题的部位进行局部优化设计,持续改进,形成设计定型

飞机种类型号用途繁多,功能各异,斗机,轰炸机,运输机,直升机,螺旋桨,喷气式,民用军用,教练机,大型无人机。不同的飞机类型,其设计重点也完全不同。在设计过程中,每一步都需要专业软件进行系统设计,协调,仿真,并不是某一种某一款软件可以全部实现的。以波音公司为例,公开资料显示,在波音飞机设计生产中,总共使用了近一万多款软件,其中约10%是市场上可以购买的通用软件,其余为公司研发内部使用。


从技术角度看,其实软件的每一个技术点单独拎出来,并没有太高的技术屏障,只要舍得持续投入从0开发一款三维CAD软件需要多少钱(点击链接查看)。但是如果把这些大量的技术点都综合起来,同时融入业务和用户迭代,就表现出工业软件通用的技术难度,这个在工业软件研发为什么这么“难”(2023/6/17)(点击链接查看)一文中多有描述。在公开资料显示的35项需要攻克的技术中,航空设计软件核心工业软件然在列,也从侧面说明了此类软件研发的难度和重要性。

毫无疑问,软件确实能提升飞机设计生产整个流程的效率,但是软件内部不会有幻影,F22的技术参数,也无法单独代替其它成千上百种软件。

你可以说,电脑使用了Intel的CPU,但不能说没有Intel的CPU,就无法生产电脑,实际的替代品很多,只是Intel CPU的生态和性价比更好。


“没有CATXX软件,我们就无法设计制造飞机”

仍然,这类说法可能最早出自某些自媒体,其目的在于科普工业软件,以及引起大家对工业软件的重视。对于不了解行业的朋友确实起到科普的作用,从事相关行业的朋友大可一笑了之。

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