李芫慶

摘 要 現(xiàn)代社會(huì)，可以說(shuō)是軟件的社會(huì)，軟件在各行各業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。當(dāng)然，航空航天這種尖端科技的發(fā)展亦需要軟件的鼎力相助。本文從軟件與飛行員、軟件與航空發(fā)動(dòng)機(jī)和軟件與航天器等三個(gè)方面來(lái)闡述軟件對(duì)航天航空所產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞 軟件技術(shù) 航空 航天

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1軟件技術(shù)引起的航空航天的變革

在航空航天的早期，飛行器的設(shè)計(jì)、零件的設(shè)計(jì)制造都需要手工分析，手工繪圖，手工計(jì)算，這樣的工作量無(wú)疑是大的驚人，并且，人工帶來(lái)的誤差也是不可避免的。還有就是，對(duì)飛行器的駕駛、操作等也是人為的。這樣以來(lái)，一方面國(guó)家對(duì)飛行員的培養(yǎng)需要大量的財(cái)力，另一方面對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)，飛行器的駕駛、操作等也不是容易掌握的。因此，軟件的誕生可謂是為航空航天技術(shù)帶來(lái)了巨大的福音。通過(guò)使用軟件，設(shè)計(jì)者可以更為輕松地對(duì)飛行器進(jìn)行繪圖、流體力學(xué)分析、力學(xué)分析，而且設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的復(fù)雜物理、數(shù)學(xué)運(yùn)算也都由軟件來(lái)完成。這樣既減少了不必要的人力財(cái)力消耗，也使飛行器的分析設(shè)計(jì)更加方便簡(jiǎn)單，并且可以減少不必要的誤差、失誤，這對(duì)航天航空來(lái)說(shuō)可謂是巨大的變革。

2利用軟件技術(shù)保障飛行員的生命安全

試飛是飛機(jī)正式投入運(yùn)營(yíng)之前一項(xiàng)必不可少的步驟。在航空航天早期，試飛時(shí)，飛行器出現(xiàn)什么突發(fā)事件是不可預(yù)知且難以避免的。在軟件沒(méi)有應(yīng)用于航空航天之前，飛機(jī)的試飛只能是讓飛行員直接上飛機(jī)駕駛飛行。這樣以來(lái)飛行員的性命沒(méi)有任何的保障，付出的代價(jià)是無(wú)法估量的。曾經(jīng)，有多少科學(xué)家犧牲在研究、試飛飛機(jī)的征途中。軟件在航空航天的應(yīng)用為飛行員帶來(lái)了福音。在飛行員正式試飛之前，可以使用軟件模擬飛機(jī)的飛行及出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，飛機(jī)狀態(tài)的改變，進(jìn)而在設(shè)計(jì)制造的時(shí)候?qū)⑦@些因素考慮進(jìn)去，從而為飛行員的生命提供了保障。導(dǎo)航系統(tǒng)（如中國(guó)的北斗、美國(guó)的GPS）的出現(xiàn)又為飛行員的生命提供了另一層保障。飛行器控制系統(tǒng)可以通過(guò)軟件隨時(shí)地定位飛行器，控制著各個(gè)航線，確保飛行員與乘客的生命安全。

天空的寂靜和太空的一望無(wú)際給飛行員和航天員增加了寂寞、沉重感和無(wú)聊感。軟件可以改善他們的生活質(zhì)量，給他們的生活增添樂(lè)趣。飛機(jī)上的小電視、廣播、音樂(lè)播放器，背后都有軟件技術(shù)的默默支持。

3軟件技術(shù)推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高效設(shè)計(jì)與制造

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能甚至成敗。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及氣動(dòng)、性能、傳熱、材料、強(qiáng)度、振動(dòng)、裝配和維修等多方面的知識(shí)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的日益進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）在發(fā)動(dòng)機(jī)及其主要零部件的設(shè)計(jì)中起著越來(lái)越重要的作用。在軟件沒(méi)有誕生之前，所有的這些都要靠硬件、手工去完成。航空發(fā)動(dòng)機(jī)不同于一般發(fā)動(dòng)機(jī)，其構(gòu)成零件之繁多，設(shè)計(jì)之復(fù)雜，要求我們對(duì)其中的每一個(gè)方面都需要精確繪圖、測(cè)量、計(jì)算，我們知道，用硬件去編程進(jìn)而解決我們的需求是極其復(fù)雜、麻煩的，并且不靈活，可通用性差，而手工去完成這項(xiàng)工程則需要人們大量的時(shí)間和精力。軟件的出現(xiàn)為我們解決了這一大難題。使用相應(yīng)的軟件（如 UG、CATIA），我們可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行三維建模，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件進(jìn)行繪圖、設(shè)計(jì)、計(jì)算。通過(guò)使用傳感器技術(shù)和相應(yīng)的軟件技術(shù)可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的溫度，振動(dòng)情況。我們還可以通過(guò)軟件來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率、推進(jìn)效率、總效率、燃油消耗率等性能指標(biāo)，進(jìn)而設(shè)計(jì)制造出更可靠、功耗小、性能更高的發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，使用嵌入式技術(shù)，軟件也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)的大腦重要組成部分，支配發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠、高效地工作。

4通過(guò)軟件技術(shù)設(shè)計(jì)、制造并且控制航天器

航天器是人類(lèi)探測(cè)太空，探測(cè)地球的重要科學(xué)途徑。而航天器可以說(shuō)與軟件技術(shù)有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。從航天器繪圖設(shè)計(jì)制造、發(fā)射再到航天器在太空中正常工作，都是軟件在背后支撐著，并且運(yùn)行在航天器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件與普通軟件不同，其可靠性更高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)（要對(duì)外來(lái)事件快速反應(yīng)）。現(xiàn)在的航天器軟件分為星上與地面兩部分。星上的軟件可以導(dǎo)航計(jì)算、可以對(duì)地面發(fā)來(lái)的命令進(jìn)行處理、可以監(jiān)控航天器可能出現(xiàn)的故障等，而地面軟件有圖形化的用戶界面，可以用來(lái)監(jiān)控、查看航天器的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)航天器進(jìn)行控制，也可以處理存儲(chǔ)航天器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。例如，航天器先從外太空或者地球探測(cè)收集信息，然后通過(guò)相應(yīng)的軟件去分析處理數(shù)據(jù)，從而處理掉冗余的數(shù)據(jù)。而人類(lèi)也可以給航天器發(fā)送指令、信息，控制航天器的行為。一些航天器可以為人類(lèi)導(dǎo)航，移動(dòng)設(shè)備中常用的百度地圖極大地便捷了人們的生活，車(chē)內(nèi)的 GPS 隨時(shí)定位車(chē)體的位置，提供周?chē)h(huán)境信息。沒(méi)有軟件，且不說(shuō)航天器能否擁有今天強(qiáng)大的性能、功能，即使實(shí)現(xiàn)這些，那么所需要的代價(jià)也是無(wú)法估量的。未來(lái)，隨著軟件技術(shù)以及人工智能的發(fā)展，或許可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器的自動(dòng)一體化管理，無(wú)需人類(lèi)的干預(yù)，節(jié)省更多的人力財(cái)力，進(jìn)而為社會(huì)、國(guó)家創(chuàng)造更多的價(jià)值。

5軟件技術(shù)將一如既往推動(dòng)航天航空事業(yè)

航空航天是一項(xiàng)尖端科技，而新興的軟件技術(shù)在航天航空中起著不可磨滅的作用。在航空航天的方方面面，幾乎都可以見(jiàn)到軟件的影子，軟件可以說(shuō)是航空航天技術(shù)堅(jiān)固的基石和有力的推進(jìn)器，現(xiàn)如今的航空航天技術(shù)與軟件技術(shù)難以分割，兩者互惠互利，相得印彰，航空航天技術(shù)的發(fā)展需要依靠高效穩(wěn)定的軟件，于此同時(shí)也推進(jìn)了軟件技術(shù)的發(fā)展，讓其能跟上航空航天技術(shù)發(fā)展的腳步。當(dāng)今社會(huì)，軟件與航空航天共同作用服務(wù)于人類(lèi)，造福于世界，給人們的日常生活帶來(lái)了很大的便利。我相信，軟件技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮著它的巨大作用，為國(guó)家的航空航天事業(yè)做出宏偉貢獻(xiàn)，為人類(lèi)的進(jìn)步貢獻(xiàn)力量，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)更好更快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王志，黃榮華，王必瑤，盧蓓.基于 CAD/CAM/CFD 的發(fā)動(dòng)機(jī)氣道研究[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2002，23（3）：26-29.