打破国外技术垄断！他们用超算为飞行器设计师搭建“工作台”

交汇点讯 如果你想要设计一架阻力最小、升力最大、结构最轻的飞机，如何确定最合适的外形和参数？以后通过这个“工作台”就能帮你忙。这就是 6月17日国家超级计算无锡中心创新发展大会现场发布的六大超算科技成果之一——由西北工业大学牵头联合国家超算无锡中心及民用飞机研制企业研发的“民用飞机多学科联合设计优化软件平台”，这个平台成功打破国外技术垄断，建成国内首条适配国产申威处理器超算环境的MDO工具链，实现我国飞行器设计从“单点工具可用”到“全链路贯通”的关键跨越。

长期以来，我国飞行器设计仿真工业软件、MDO工具链依赖欧美进口，是“卡脖子”难题。 “这套技术是给飞行器设计师搭建了一套完全国产化的‘数字设计工作台’，从画图纸、算性能到找最优方案，全流程都能在国产超算上跑通。”国家超级计算无锡中心先进制造部部长、神工坊智能科技有限责任公司创始人兼CEO任虎介绍。

飞行器设计逻辑晦涩难懂，任虎用“正反问题”来解释。 “正问题”是用已知条件推导结果，“比如给定一个机翼形状，算它飞起来的时候阻力多大、升力多少。”而飞行器设计属于难度更大的“反问题”。“设计师的需求是，我想要阻力最小、升力最大、结构最轻的飞机，反过来找最合适的外形和参数，这就是‘反问题’。”任虎说，“正问题”好比按菜谱做菜，“反问题”则是根据口味反向定制菜谱，比“正问题”难度高出好几个量级，算力需求自然天差地别。

仅10项飞机关键设计参数，就能产生百亿级设计方案。“哪怕用上百万个核心并行计算，算透一个方案的气动性能，都可能要一周甚至数周时间。如果靠普通工作站做全流程优化，可能一个机型还没算完，市场窗口期都过去了。”任虎坦言，也正是因为计算门槛太高，过去很多中小飞行器企业根本做不起精细化的设计优化。

当前低空经济快速崛起，无人机、电动载人飞行器需求旺盛，传统风洞试验加经验研发的模式，早已跟不上产业发展速度。研发团队成功攻克申威架构适配、MPI并行瓶颈等核心难题，平台百万核并行效率达到89.65%。“能做到近90%的并行效率，背后是大量的算法优化和适配工作。”任虎说，依托该平台，飞行器设计可同步优化十余项参数，研发效率提升成百上千倍，适配大飞机、直升机、各类低空飞行器全品类研发。任虎表示，先进计算技术是国产工业软件换道超车的关键机遇，团队将依托超算底座，助力国产工业软件实现跨越式替代。

新华日报·交汇点记者 张宣 文/视频