航空工业涉及的力学

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航空工业是工业时代的皇冠，而航空发动机是这个皇冠上的明珠，所以，如果航空发动机，特别是民用发动机都能搞定，大飞机相对来说，只是小菜一碟。那么航空工业中涉及什么方面的力学系统呢？

空气动力学和流体力学（aerodynamicsand fluid dynamics）。传统的，需要做个模型风洞试验（实验流体力学）。这个嘛，中国有亚洲最大的风洞群，在绵阳，但是ARJ是在荷兰的德国的风洞吹的（甚至上海那最高的楼都是在加拿大吹的风洞）；至于波音，NASA几乎等于一切。现代的飞机设计，为了提高开发时间和开发精度，已经不仅仅是实验了，先期会大量空气动力学和流体力学计算（计算流体力学），其基于的理论本来就很复杂（钱学森应该知道吧，他老板是加州理工的冯卡门），首先即使不创新公式，得懂那千万条力学公式吧，还有啥张量之类的东西（不是向量，是爱因斯坦的张量理论），我们国家落后一大截（想象冯卡门是哪个年代的，而且他有很多比钱更强的同事和像钱一样水平的学生）；然后，有一个东西叫“大涡流/湍流仿真”（LES，large eddy simulation，就当它是大气流计算吧），中国的超级计算机不是被美国指责在用于军事用途吗？整架飞机的湍流计算，可能需要超级计算机算几个月，跟核爆模拟一样复杂。这个不是编app程序，算法就够得弄，小小的一个流体计算，你的计算方法跑需要10天，别人的算法跑只需要1天，所以还有一门玩意叫computational physics。国家在这方面基础也差了。现有的航空流体力学计算的软件，我了解的，RR有自己的软件，不卖（这个可能不像达索的CATIA三维建模那么简单），至于空客和波音，可以想象。中国没有这些先进的类似软件，新飞机空气动力和流体开发肯定更难。



    结构动力学（structural dynamics）！例如复合材料，即使中国有，也不能随便乱加。别说是复合材料，即使全铝，结构力学也是很难的，那么多零件，简单点，调整一点点结构都涉及模态变化，可能造成结构共振解体（当然还有疲劳性，跟后面提到的可靠性类似）。跟流体一样，传统方法需要样机或者样件（零部件）做结构测试，譬如GVT（ground vehicle test），然后飞上去还要做譬如运行结构（operational dynamics test）和颤振测试（flutter test）之类的，这种中国可能是有经验的，但是不一定成熟。再者，跟前面的流体一样，现代的飞机结构动力学设计一样涉及前期的数字仿真和计算，譬如有限元（FEA），虚拟激振器（virtual shaker），大规模的类似计算和仿真，中国的经验肯定还不成熟的。

        热力学和热转换（thermal engineering and transfer），虽然919是用的别人的发动机，但是不得不说，中国在这方面，可能是差的最远的，难度也不是一般的大。世界上可以造火箭卫星的很多，朝鲜都可以，但是只有2个国家的3个公司可以造真正意义的航空发动机。整个燃气轮机技术，中国都是痛。至于啥液压，噪声，可靠性工程（reliability engineering）中国也是落后很多的。



    最后是系统工程（system engineering）！即使所有零部件和系统自己做不出来但都可以很顺利得到国际供应，怎么把他们集合起来，也是一门很复杂的技术。常看有人嘲笑法国是香水国，但法国是发达国家里面除美国以外唯一拥有系统的工业体系的国家（当然美国的系统工程不用说），啥都可以搞，啥都搞过，虽然不一定是第一，所以空客总部在法国。系统工程不等同于总装，所以不管这个总装厂是在汉堡还是在天津，系统工程的核心在图卢兹。中国在这方面，肯定是差一截的，想象我们传统企业的运行管理能力吧（特别是大型设备企业）。919的大部分供应商以及其产品对商飞来说可能都是第一次接触，集成和协调难度肯定非常大，毕竟不是在宜家买个家具部件回家拼装。其中集成后的复杂系统力学校核及其调整也是一门及其复杂的科学。

   所有的这些，都是需要大量的/几代人的积累才能慢慢成长起来的，高端技术的很多东西，不是你每天加班10小时，连续一年就能飞跃的，甚至还有灵感的因素。