西北工业大学数字孪生技术丛书亮相第届书博会

7月26日，西北工业大学出版社在第32届书博会上举行了《航空发动机数字孪生与数字化试验》系列丛书发布会。

航空发动机是重要的国家战略装备，而数字孪生技术则是航空发动机数智化转型的关键技术之一。数字孪生技术在航空发动机领域的应用将大幅度缩短发动机研制和试验周期。西工大数字孪生技术丛书的出版将对我国航空发动机数智化技术的推广应用和普及起到重要推动作用。

陕西省委宣传部副部长马川鑫在西工大出版社展位对该系列丛书的出版给予充分肯定，认为该丛书彰显了西工大出版社为国育才铸国重器的科技出版特色。西工大出版社社长高大力和西工大动力与能源学院教授肖洪共同为该系列丛书揭幕。

连接数字世界和物理世界的桥梁

数字孪生的概念可以追溯至20世纪60年代。美国国家航空航天局（NASA）在“阿波罗计划”项目中构建了两个完全相同的航天飞行器，一个发射到太空，一个留在地面实验室用于模拟、分析、调试、应急等试验活动的参考。此物理孪生经常被看作数字孪生的起源。

2002年，美国密歇根大学迈克尔·格里夫斯教授首次提出数字孪生的概念。特别是近年来，大数据和云计算技术使得数字孪生能够处理海量数据，人工智能技术为发掘数据间的深层次映射关系提供了工具，这些都为数字孪生的加速应用提供了更多的可能性。当前，数字孪生技术已在工业互联网、城市、交通、医疗、能源、装备等各领域全面拓展。

我国在“十四五”期间，出台了多项政策推动数字孪生技术的发展。如《“十四五”国家信息化规划》提出：加强人工智能、量子信息……数字孪生等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新。当前，我国已在数字孪生应用这一前沿科技领域取得了显著成果。

数字孪生是什么？通俗来讲，就是在数字世界建立物理世界的完整映射，其核心是建立数字孪生体，进而反哺优化物理实体。其在航空发动机研制中有什么应用？肖洪介绍：通过数字孪生技术，在数字化空间建立与航空发动机物理实体形成完整映射的数字模型，并完整表征航空发动机的各项性能，对于推动航空发动机设计、试验、运维等领域的数智化转型发展至关重要。

推进航空发动机数智化转型的关键力量

建立航空发动机数字孪生的目的是什么？航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，也是国家安全和大国地位的重要战略保障。几十年来，我国航空发动机技术、产品及产业经历了从无到有、从小到大的艰难发展历程，取得了显著成绩。但近年来，随着人工智能等技术的发展，航空发动机的研制也面临着数智化转型的机遇与挑战。肖洪介绍：数字孪生是数智化转型的核心技术之一，西北工业大学数字孪生技术丛书亮相第届书博会在航空发动机的设计、试验、运行、维护等领域都有重要的应用前景，数字化试验是重要的应用方向之一。

例如，一型航空发动机在正式定型之前，要经历大大小小、从地面到空中各种种类繁多的试验，试验累计时间长达数万小时，试验周期长达几年乃至十年。但如果利用数字孪生技术，在数字化空间建立与航空发动机物理实体形成完整映射的数字模型，开展数字化试验部分代替破坏性试验和周期性试验，节省的人力、物力、财力是惊人的。

数字化试验可以和物理试验并行，实时监控试验状态，提前预警；补充试验状态，减少试验次数；提前开展数字化试验，以预判物理性能。肖洪总结：归根到底，航空发动机数字化试验是通过数字孪生以虚映实，以虚补实，以虚预实。这对于缩短航空发动机试验周期、加速研制进程，甚至推动我国航空发动机数智化技术的发展都具有重要的作用。

解一线技术人员之惑

肖洪还介绍，虽然航空发动机数字孪生技术已经在实际工程中得到应用，并且获得了预期的精度和效果。但现阶段，该项技术的全面推广还是存在一些问题，例如数据质量、数据互通和虚实交互等，特别是一线技术人员对于新技术的困惑和掌握接受程度，这些都是肖洪及其团队致力于解决的。

数字孪生与虚拟现实、大数据、仿真、建模之间究竟有什么联系和区别？数字孪生究竟如何发挥作用？各行业众说纷纭，也给一线技术人员带来一定的困惑。特别是航空发动机一线技术人员，他们在高校学习期间大多没有系统学习过人工智能基础知识，但在现实工作中又面临着数字化、智能化转型的巨大压力。

在此背景之下，为了使更多从业人员甚至公众了解、接受数字孪生技术，肖洪教授及其团队在连续多场次学术报告的基础上，基于航空发动机工程领域一线技术人员的反馈，出版了航空发动机数智化科普系列图书及音像制品，以“应用案例—智能思维—智能算法与数据融合”为脉络，由应用到理论，逐步由热力机械过渡到智能技术的数据融合。

本系列图书及音像制品得到了业界的一致认可及一线技术人员的高度赞誉，《图解航空发动机数字孪生》更是荣获“2023年度吴文俊人工智能科技进步奖（科普项目）”，该奖项被誉为“中国智能科学技术最高奖”，代表人工智能领域的最高荣誉。

面向公众的前沿科普

在社会公众眼中，“数字孪生”是近年来炒得很火热的概念，“航空发动机”代表着高精尖技术。对于“数字孪生” “航空发动机”能碰撞出什么样的火花，业界存在一定困惑。近年来，人工智能、大数据、物联网、区块链、云计算等新技术、新概念爆发式增长，加强前沿科普对于提高全民科学素养至关重要。

西工大出版社依托西工大雄厚的三航学科背景，在航空、航天、航海、材料、无人机等领域持续深耕，形成了特色出版高地，重视科普事业，充分发挥自身的学科优势，举办特色科普活动。西工大出版社将充分发挥社会责任感，推动科普中国、书香校园建设，策划出版专业、权威的科普作品，把最前沿的科技成果呈现出来。

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来源：教育事业中心