航空高性能计算和数据处理需求评论

分析航空行业技术发展对于高性能计算和海量数据处理的共性需求,综述国外相关行业高性能中心和我国高性能计算中心概况发展,指出航空行业对高性能计算的需求本身是有弹性的、不断增长的和永无止境的.     

简讯

<正>中航工业高性能计算中心投入使用2015年6月23日,中航工业高性能计算中心启用仪式在中国航空研究院举行,这标志着航空工业首个行业级的计算中心投入使用。高性能计算中心作为中航工业科技创新的基础保障平台,将向集团内各单位全面开放计算资源,集中满足航空领域数字化设计中的大型复杂计算任务需求,形成基于金航网的异地协同高端计算     

高性能计算门户开发与应用研究

为实现高性能计算中心的计算资源、软件资源、数据资源的有效共享和高效使用,提高研究软件的生产率及科研技术人员的工作效率,有助于用户访问并使用计算中心软硬件资源,设计并开发了高性能计算门户(HPCP)。HPCP将计算流体力学、计算结构力学和计算声学等多种计算软件集成在一个统一便捷的用户界面中,提供一个多学科交叉的高性能计算服务平台。基于LSF集群作业调度基本策略,开发以用户优先级、用户作业占用资源时间和队列作业派遣吞吐量等方面为衡量标准的公平分享调度策略,对于高优先级任务采用抢占调度策略。将在优化作业调度策略及数据搜集、提炼、分析等方面对HPCP开展深入研究,以构建精准、完善的计算及数据服务。     

基于CPCIe高速总线的机载多核计算处理平台

由于中小型飞机航空电子系统对计算处理平台体积、功耗和重量方面的严格限制，有必要对计算处理平台进行高性能、小型化、低功耗的针对性设计。研究了一种基于CPCIe(CompactPCI Express)高速总线和多核处理器的机载计算处理平台架构，攻克了多核处理和CPCIe高速信号完整性在航空电子系统中的适应性问题，设计并实现了一款基于CPCIe高速总线的分布式机载多核计算处理平台，对CPCIe总线信号完整性进行了仿真和测试，最后在航空电子系统中对计算处理平台进行实施验证。相比于传统的联合式架构和综合模块化架构，计算处理平台的性能功耗比分别提升约7倍、5倍，性能体积比分别提升约24倍、2倍，性能重量比分别提升约15倍、1.7倍，可以满足中小型飞机航空电子系统对计算处理平台小型化、低功耗和高性能的需求，具有较好的工程应用参考价值，在航空领域具有广泛的应用前景。     

一种基于PowerPC的弹载飞控计算机设计

针对导弹飞控系统的功能日趋复杂的问题,弹载飞控计算机的系统设计需要高性能处理器、多任务实时操作系统的计算平台支持.分析了弹载计算机的设计需求,提出了一种基于PowerPC+VxWorks的弹载飞控计算机 设计方法,提高了系统性能,降低了系统软件开发难度.经仿真环境验证,能够满足弹载计算机的研制要求,可适用于各类弹载飞控系统.     

高性能战斗机与发动机协同设计关键技术

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求,促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合,在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程,辨析提出飞/发协同设计理念。通过分析穿透性制空等作战需求,提出高性能战斗机的主要能力特征,探究面向未来的飞/发协同设计需求。从飞行性能、隐身特性、飞行控制、全机能量4个设计视角提出相应的关键技术,并给出可能的实现途径和设计研究建议。     

钎焊与扩散焊在航空制造业中的应用

新型材料的发展与高性能航空新结构的设计需求为钎焊与扩散焊技术提供了广阔的应用空间     

短周期涡轮实验的发展趋势

对国外短周期涡轮实验技术的发展及其应用范围开拓的情况进行了综述和分析.比较了长短周期涡轮实验技术各自的优点和不足.近年来, 在发展高性能航空发动机的需求带动下, 短周期涡轮实验技术正在努力克服自身的薄弱环节, 力争达到长周期涡轮实验技术所能达到的性能测试精度.其发展目标是争取部分替代长周期涡轮实验, 由单纯机理性实验平台向部件性能研发平台扩展.同时, 作为重要的基础研究平台, 短周期涡轮实验台在机理研究领域也有所拓宽, 开始被应用于新设计理念的验证、CFD设计分析软件的校验等新的领域.      

基于航空发动机产品需求的压气机技术研究

压气机是航空发动机的关键核心部件,随着先进作战飞机对航空发动机需求的不断提高,快速研制全面满足发动机产品需求的压气机是工程设计人员面临的重大挑战。为保证设计的压气机全面满足发动机产品需求,介绍了先进作战飞机发动机的典型技术特点以及对压气机全面的技术需求,梳理了压气机满足发动机需求需重点考虑的影响因素,开展了宽转速范围高效率设计技术、全飞行包线高稳定裕度设计技术、高性能保持能力设计技术、高可靠叶片设计技术、高稳健压气机转子设计技术、高可靠调节机构设计技术、高安全性以及高环境适应性设计技术研究。结果表明：基于需求的综合设计可以保证压气机的综合性能。该研究可为设计全面满足发动机产品需求的压气机提供参考和依据。     

驾驶员诱发振荡抑制滤波器的研究

首先对两种不同类型的PIO抑制滤波器的设计原理和算法进行了介绍。然后,以某高性能飞机为例,研究了PIO抑制滤波器的开环和闭环特性。此外,简要地分析了PIO抑制滤波器某些参数的影响。计算结果表明,成功地用于航天飞机的PIO抑制滤波器同样可以应用于具有数字式飞行控制系统的高性能飞机,并且效果良好。     

利用存储过程实现简单分布式计算的方法

传统的高性能计算中间件几乎都是建立在操作系统层级之上为用户提供高性能计算和资源共享,普通用户一般很难掌握和使用。作者提出了一种建立在数据库管理系统层级之上使用存储过程完成简单分布式计算的方法,即各节点计算过程相对独立,无需频繁的消息传递,并以蒙特卡罗法计算圆周率为例说明了计算方法的设计和实现。实验结果表明该方法容易掌握、易于实现,计算效率较高,具有较高的使用和推广价值,是一种新的高性能计算方法。     

气承式雷达天线罩结构与仿真

针对目前对大型高性能雷达天线罩的迫切需求,介绍了一种气承式雷达天线罩。对充气天线罩四个组成部分———罩体、基座、压力调节系统、环境控制系统的设计思路分别进行了阐述,并对天线罩的抗风能力进行了计算分析。结果表明：通过选择合适的柔性蒙皮材料和合理的充气内压,天线罩在46．1m／s风速作用下仍具有较强的刚度,整体变形较小,可以满足雷达的使用要求。     

基于FPGA的三种信号处理器的集成设计

现代高性能FPGA和DSP的不断出现,使得需要大数据量计算的雷达信号处理器向高度集成化和小型化方向发展成为可能,本文基于高性能FPGA(A ltera的Stratix II系列)详细介绍了一种数字波束形成器(DBF)、动目标检测器(MTD)和恒虚警检测器(CFAR)的单芯片集成设计方案,最后对其性能特性和改进方向做了初步的分析讨论,以满足更高性能要求时的设计实现。     

基于服务的高性能多学科优化计算在飞机设计中的应用

基于服务构架(SOA)的高性能多学科优化计算在飞机设计的应用中,能够解决超大规模设计变量和资源不足带来的一系列问题.本文介绍了先进的优化计算方法和基于高性能计算平台的解决途径及优势,并以BRIDGE项目为例介绍了该平台的具体应用.这一研究工作得到了国家"863"计划项目的支持.     

E 级计算给 CFD 带来的机遇与挑战

E 级(Exascale)计算机有望在2020年前后投入使用,E 级计算将给计算科学和科学研究带来革命性的变化。计算流体力学(CFD)作为超大规模计算机应用的重要领域之一,将迎来前所未有的发展机遇,同时也将面临极其严峻的技术挑战。本文对当前国内外超大规模 CFD 计算的现状进行了概述,探讨了未来 CFD 的发展趋势,并对 E 级计算给 CFD 带来的机遇与挑战进行了分析,最后提出了适应未来 E 级计算的 CFD 发展思路与建议。为了实现 E 级计算的宏伟目标,CFD 与计算机科学、应用数学等学科的“协同设计”势在必行。我们期待本文的分析能对我国的高性能计算应用、CFD 发展有一定的启示作用。     

高性能雷达罩设计与制造关键技术分析

雷达罩作为航空武器装备的重要组成部分,对其功能性能的实现具有重要的影响。本文分析了国外航空武器装备的发展并指出了雷达罩的技术发展方向,分析了包括高隐身、宽频带、高透波、耐大功率、耐高温、透毫米波、雷达/红外双模等几种高性能雷达罩设计与制造关键技术,为高性能雷达罩的设计与制造奠定了基础。     

高速高精度数控系统若干控制技术的原理分析和应用进展

高速高精度数控系统的研究与开发,必须以现代制造业的发展需求为导向,综合应用机械运动学、动力学、信号检测与处理、现代机电控制等理论以及当代微电子技术的新成果、新手段,不断丰富和拓展现代数控技术的原理与设计方法,提高研究与开发水平,促进我国高性能数控系统的自主创新能力。     

面向TensorFlow和PyTorch的线性代数基准测试

传统的高性能线性代数计算库如BLAS需要开发者具备丰富的性能优化经验,使用困难。TensorFlow、Pytorch等AI框架提供了简单的开发接口,促进了机器学习应用的发展。这些AI框架大量进行线性代数计算,但是不清楚其是否针对线性代数计算进行了性能优化。设计了一组线性代数计算测试程序,评估了AI框架对的线性代数计算的...     

未来战斗机对结构创新设计/制造一体化技术的发展需求

介绍了战斗机的发展历程及机体结构技术的演变特征,论述了未来战斗机机体结构设计制造一体化技术发展方向,结合目前增材制造等先进制造技术研究现状,提出大型整体化、构型拓扑化、梯度复合化、功能结构一体化等创新结构先进制造技术发展需求,以期突破设计极限限制,实现战斗机机体的更新换代,摆脱传统"经典"结构束缚,大幅度提升未来战斗机高性能多功能的机体平台品质。     

FC环形通信网络双余度容错的设计与实现

随着航电系统的发展,传统的通信网络传输速率已经不能满足发展需要,因此,FC协议作为新一代的高性能网络通信协议被引入到航电系统中.如何基于FC协议设计出满足航电系统应用需求的通信网络成为FC技术研究的关键.本文介绍了一种面向航电系统应用的基于FC通信协议的双余度环网的设计与实现方案,着重从软硬件两个方面对系统的容错设计给出了说明,最后对系统的容错能力进行了全面的验证.