今年3月，“阳光动力2号”从阿布扎比启程环游世界，4月经停中国。阳光动力2号”不仅代表着冒险、环保和创新,其背后还蕴含着无与伦比的科技力量。本文介绍了SOLAR IMPULSE采用达索系统3D EXPERIENCE平台进行飞机设计和装配的仿真。

　　SOLAR IMPULSE太阳能飞机

　　挑战：
　　设计、制造太阳能飞机并完成环球飞行，向世人展示使用替代能源能够完成的极限挑战。
　　解决方案：
　　采用达索系统3D EXPERIENCE?平台进行飞机设计和装配的仿真。
　　业务价值：
　　3D EXPERIENCE平台帮助Solar Impulse工程师确定飞机的最佳重量、尺寸配置、最佳驾驶舱设计，并在制造飞机之前避免装配问题。
　　用太阳能改变世界
　　减少燃料资源的消耗是现代人类的一大困惑，也是重要的环保课题，，但也可能会因此催生出一些新的想法。Bertrand Piccard于1999年首次开启人类无间断热气球环球飞行，他的热气球载有3.7吨液态丙烷，而20日后他着陆时，却只剩下40公斤了。Piccard说道：“燃料就快没有了，我一直就担心燃料会耗尽。当时情况非常紧张，所以我告诉自己，下次环球飞行我绝不携带任何燃料。”这，就是Solar Impulse（阳光动力）冒险计划的开始。
　　Piccard生长在一个具有开拓者精神的家庭。他的祖父，Auguste Piccard设计了一款带有密闭加压驾驶舱的热气球，成为到达平流层的第一人。他的父亲CONTROL ENGINEERING China版权所有，Jacques Piccard打破了在地球海洋最深处——太平洋马里亚纳海沟海床的深潜记录。通过他们，Bertrand Piccard结识了许多探险家、开拓者和宇航员，包括Neil Armstrong和Charles Lindberg，他们成为他的榜样并唤醒了他自己的开拓精神。他说道：“当我还是小孩的时候，他们的辉煌事迹总让我感到惊奇。”
　　Bertrand Piccard 及好友Solar Impulse CEO兼联合创始人André Borscherg，将在2015年尝试Solar Impulse 2的环球飞行，这是一架完全由太阳能驱动的飞机。为什么选择Solar Impulse 2? Borschberg说道：“因为我们制造的首架太阳能飞机最多只能算作原型机，如同可用于不同飞行情况和天气条件下进行测试的飞行实验室。而第二架飞机则是专门设计用于长途飞行，能耗更低、性能更高。这就是Solar Impulse 2。”
　　当Piccard提出太阳能环球飞行的想法时，Borschberg 说：“我告诉他，我需要24小时考虑一下，但当时我知道我会说‘同意’。”作为前瑞士空军飞行员，Borschberg持有专业的飞机和直升机飞行员执照，后经培训成为工程师，毕业于麻省理工学院著名的斯隆管理学院（Sloan School of Management）。

　　Bertrand Piccard 发起人、主席兼飞行员

　　对于该项目，他倾注了自己20多年的业务和专业知识。作为CEO，他还管理着拥有50名专业人士的强大技术团队，并依靠自身工程和业务技能来监督飞机建造和飞行任务的准备工作。
　　不是疯狂，而是自信
　　该项目创始人选择了达索系统3DEXPERIENCE?平台来完成飞机的设计，Borschberg阐述原因时说：“因为我们相信，它们就是市场上最好的技术。。通常，如果要制造一架新飞机，就得使用现有的引擎；而如果想要测试新引擎，那就得使用现有的飞机。但这个飞机上的所有东西都是前所未有的，推进器是新的，能源是新的，结构也是新的。其复杂程度令人难以想象。技术顾问告诉我们，仅仅依靠3D数字化软件而不构建实体模型，这确实有点疯狂。但我们对这些技术充满信心。”
　　数字化设计与仿真
　　除了借助3DEXPERIENCE应用飞机设计之外，Solar Impulse工程师还能用对不同配置的设计进行数字化测试。Borschberg说：“3DEXPERIENCE平台的设计和仿真应用对我们的帮助非常大，让我们无需构建过于昂贵且耗时太长的物理原型，就能完成飞机的设计。”

　　André Borschberg 联合创始人、CEO兼飞行员

　　设计团队负责人Jonas Sch?r说：“我们从单一部件的设计着手，在制造之前用3DEXPERIENCE平台的装配功能完成各部件的装配工作。借助CATIA，我们提前发现设计中的问题，及时调整避免返工，所以一次性就设计成功了。”
　　工程师还使用3DEXPERIENCE平台的复合材料和制造功能，包括定义并优化机体碳纤维结构板层、加工机械工具以用于生产众多机身内部碳制部件。
　　3DEXPERIENCE平台为Solar Impulse提供了完整而精确的飞机画面。SCHAR说道：“3DEXPERIENCE平台能让我们从设计到制造车间对飞机进行全方位的追踪和控制，确保3D模型和设计中显示的每一个螺栓、板块和垫圈与实体飞机完全一致。这种跟踪能力也是认证过程的重要组成部分。如果监管机构要求我们提供相关信息，我们就可以证明所设计的内容实际上已构建完成，3D模型就是我们的证据。所有设计和制造数据都可以在系统内进行跟踪，可轻松访问并提交给检查人员。”
　　一路走来，团队面临着诸多技术挑战。飞行员的安全性和舒适度是首要问题，因为飞行员要在8000米高空的飞机上连续飞行五天五夜，此高度可能会因为缺氧而致命。SCHAR说：“我们采用3DEXPERIENCE的应用对驾驶舱进行优化布局和人机工程设计，并且对飞行员在驾驶舱内进行长时间保持坐姿、移动、简单运动、吃饭和睡觉等训练，以帮助我们能够做出必要的调整，从而让André和Bertrand尽可能安全和舒适。”
　　另一个挑战是保持飞机连续飞行五天五夜。Borschberg 说：“能量的唯一来源就是太阳能，所以飞机必须一直保持在空中飞行CONTROL ENGINEERING China版权所有，而且要能够以很少的能量运行。 Solar Impulse 2 重2300kgwww.cechina.cn，它如汽车一样轻，但翼展长达72米，比波音747的翼展还长。数字仿真帮助我们设计出适用于这种长途飞行的正确翼展长度/飞机重量比。”
　　最后一个挑战是Solar Impulse 团队必须找到合适的组件。与市场上通常出售的组件相比，Solar Impulse所需的组件需要更轻、更富有弹性。Borschberg 说道：“启动该项目时，我们就询问过飞机制造商他们是否能够制造出这种飞机，他们只是说‘不，这是不可能的’。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，我们不得不在航空领域外寻找新的技术和解决方案，然后将这些新技术新应用首次集成在这架飞机上。我们必须从零开始设计一架革命性的太阳能飞机。没有3DEXPERIENCE，这一切根本就不可能实现。”

　　Solar Impulse工程师采用3D EXPERIENCE平台应用CATIA设计制造72米长的机翼

　　一次性成功完成设计，Solar Impulse设计人员采用3DEXPERIENCE平台
来定义并优化机体碳纤维结构板层

　　采用3D模型还可以有助于工程师确定装载飞机对于货船空间的要求，然后将已拆解的飞机运送到起飞地点。SCHAR说：“CATIA能帮助我们确保我们有足够的空间。货船上的空间比较狭窄，所以我们用3DEXPERIENCE应用进行了3D仿真，以确定可用空间的最佳方式。我们甚至用它们来设计需要包装并运输飞机的固定装置，以及地面支持人员的移动设备。”
　　不断打破不可能的界限
　　Solar Impulse 2于2014年6月成功完成了处女航，随后便展开其历时5个月、环球飞行35000km的一系列试飞准备工作。2015年，等待两位飞行员的除了这次意义非凡的冒险之外，也是Solar Impulse 向人们展示清洁能源能够改变世界的契机。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，保护环境并非一项不可能完成的任务；其不会让人感到枯燥也不会降低生活标准或不利于出行。Piccard说道：“我们想要证明，采用替代能源实现伟大工程也是可能的。探索能够启发人类去创新，如果说20世纪的探索是为了征服新领地，那么21世纪的探索就是改善生活质量。可再生能源和清洁技术的应用可帮助我们减少对化石燃料的依赖性。保护环境，并让我们成为在自己的生命中思考和探索的先行者，这就是Solar Impulse的意义所在。”
　　关于Solar Impulse：
　　公司由瑞士飞行员、精神病学家兼讲师Bertrand Piccard和工程师、企业家兼Solar Impulse CEO André Borschberg共同创立，旨在建造一架仅靠太阳能就能飞行的飞机。
　　产品：Solar Impulse 1 和 Solar Impulse 2
　　团队：50名工程师和技术人员www.cechina.cn，80位技术合作伙伴，100多家顾问和供应