浅谈高保真飞发一体化仿真软件Kestrel

■ 项洋 / 中国航发研究院

美国近期发布了数字主线(Digital Thread)和数字工程等一系列数字化战略，其中基于物理的高保真建模仿真软件——计算研究和工程采办工具环境（CREATE）被认为是数字化战略的关键支撑工具。CREATE中的高保真飞发一体化仿真软件Kestrel在多个装备型号上得到成功应用，具有代表性。

近年来，随着高性能计算技术的发展，为进一步扩展建模仿真技术在装备采办中的应用，支撑装备型号的全生命周期数字模型构建，基于物理的装备型号高保真建模仿真技术越来越受到重视。计算研究和工程采办工具环境（CREATE）属于美国国防部定义的大型计算科学工程软件（CSE）项目，在高性能计算现代化计划（HPCMP）的支持下开展，旨在开发和部署基于物理特性的高性能计算软件产品，通过高保真数字模型的构建和改进，支撑各军种武器装备的设计和实现。CREATE包含5大模块，每个模块下有若干软件产品，如图1所示。作为CREATE中唯一的固定翼飞行器飞发一体化建模仿真软件——Kestrel，体现了CREATE的总体发展战略，并已在美国空军多个武器装备的采办项目中得到了应用，非常具有代表性。

Kestrel的设计理念

Kestrel的设计理念主要由以下因素推动：第一，装备采办中，与成本和性能相关的大多数问题可以归因为多学科物理现象的建模仿真能力不完整或不充分；第二，对仿真软件中新功能、新算法、新技术的需求是持续变化的。

根据上述推动因素，研发人员确立了以下的设计开发理念：一是具备针对下一代超算架构的并行可扩展性，从而持续满足高保真仿真对计算资源的需求；……