DIMA架构下飞机全电刹车系统故障传播行为分析与评估

在DIMA平台开放性体系架构的背景下,飞机航电与机电等系统功能逐渐渗透融合,面向DIMA架构的全电刹车系统是未来飞机刹车系统的主流设计趋势,但目前尚未形成针对DIMA架构下全电刹车系统的故障传播行为分析与评估方法。针对上述问题,首先结合DIMA架构特征和全电刹车相关标准,分析面向DIMA架构下的全电刹车系统分层架构,在此基础上构建全电刹车系统任务-功能-资源层次模型。其次,考虑到DIMA平台资源共享的特点,结合系统层次模型开展系统耦合关联分析,引入Floyd算法计算间接耦合矩阵以及路由矩阵,通过构造失效严重程度矩阵量化系统关联耦合度,建立系统故障传播结构模型,综合考虑故障路径传播概率和系统边缘介数,构建DIMA架构下全电刹车系统故障传播强度模型,以识别系统故障传播关键路径,完成故障传播行为分析与评估。最后通过实例分析,以验证所提方法的正确性与合理性。     

基于模型的民机自动飞行功能分析与设计

描述了民用飞机自动飞行系统基于模型的功能分析与架构设计过程。该研究采用符合现代系统工程理念的模型化设计形式,表明和确认系统功能在各种运行决策、人机交互和外部环境中的变化。它针对系统级功能静态、动态特性进行结构化分析和设计,系统性地研究外部对象、应用用例、功能逻辑、交联时序和状态跳转,在确认模型的合理性后生成逻辑架构与接口,将设计需求进行分配,用于设计实现和软硬件架构。该研究通过对飞行导引、自动推力、自动着陆、机组通告等功能的可用性和完整性进行分析检验,改进了功能需求设计。     

基于NuSMV的AADL模型形式化验证技术

结构分析描述语言(AADL)是一种描述任务关键嵌入式系统架构和行为的建模语言，在航空航天领域广泛被应用。为验证AADL模型的任务关键属性和系统行为的正确性，提出基于NuSMV(新符号模型检查器)的AADL模型形式化验证方法。首先，覆盖AADL模型的所有软件构件和行为特征，提出了AADL模型到NuSMV模型的映射规则和转换算法；其次，采用图同构方法分析了转换算法的正确性；然后，在NuSMV模型中采用时态逻辑公式对AADL模型中待验证属性进行描述，以验证AADL模型中安全性、活性和嵌套模态配置的正确性；最后，以飞行控制系统为例，详细阐释了基于NuSMV的AADL模型形式化验证方法，并给出验证属性的统计信息。     

基于模型的飞机机电综合管理系统设计应用研究

针对飞机机电综合管理系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于Harmony MBSE设计方法,开展了基于模型的机电综合管理系统设计应用研究。采用系统建模软件Rhapsody构建了某型飞机机电综合管理系统需求模型、功能分析模型和架构设计模型,实现了系统需求确定、功能分解、架构设计等关键技术过程,并通过状态机模型对系统设计的正确性进行了验证。应用结果证明,该方法可以有效支持机电综合管理系统的研制,为复杂系统的设计提供了一种有效的实施途径。     

飞机自动刹车系统仿真验证技术

根据飞机刹车系统设计要求和系统的特点,提出飞机自动刹车系统总体框架。以自动刹车中止起飞(RTO)为例,对控制逻辑进行设计,利用Stateflow工具建立控制逻辑模型并进行仿真,仿真结果表明控制逻辑的正确性。建立自动刹车系统半物理仿真试验台,通过给定减速率3m/s2,对自动刹车系统进行全数字仿真和半物理仿真,全数字仿真得到飞机滑跑距离为672m,半物理仿真得到滑跑距离为1016m,减速率在2.88~3.07m/s2之间变化,均满足系统设计要求,验证了系统设计的正确性和合理性。     

起落架与防滑刹车系统的相互作用研究

通过采用一个简化的起落架数学模型,对某机在着陆滑跑过程中防滑刹车系统的工作状态进行计算机仿真;并通过改变起落架的结构参数,对起落架与刹车系统在飞机着陆刹车过程中的相互作用进行了初步的定量分析,最后提出了考虑起落架因素的刹车系统半物理仿真试验验证方法。     

基于运行场景模型的测试用例生成和排序方法

大型民用飞机研制是一项多系统、多学科交联的复杂系统工程,民用飞机主制造商应在早期设计过程中进行需求的确认和验证工作,以找出设计中的缺陷,减少后续迭代设计成本,缩短设计周期,提高产品的竞争力。通过引入软件工程领域基于场景测试的方法,利用场景作为工具,以飞机在进近过程中触发TAWS模式1告警为实例,采用SysML活动图构建民机运行场景模型,基于场景模型生成测试用例,同时引入测试用例重要度对测试用例进行排序,用于指导后续的测试工作,为实现基于场景的需求确认和验证提供了支撑。     

基于公理化设计的系统工程方法与MBSE模型体系

对基于模型的系统工程MBSE方法及其建模体系进行了研究.在运用MBSE时,系统工程师所面临的挑战之一是如何对遇到的复杂工程问题进行分析,以及如何定义完整的系统模型.将公理化设计作为MBSE的理论基础,提出基于公理化设计的系统工程方法,同时建立对应的MBSE模型体系,为系统工程师完整定义复杂工程问题提供建模方法和模型框架.根据公理化设计中的设计域、设计公理和“Z”字形映射过程,分别建立复杂系统的设计过程、模型分析和控制过程,以及设计过程中的信息反馈回路;同时建立对应的系统需求模型、功能架构模型和物理实现架构模型,构成MBSE模型体系,从系统的、基于模型的角度为系统工程师提供一个描述工程问题的方法和完整视图.通过卫星电缆网设计验证文中所提出的观点,最后给出对应的结论和未来的研究工作.     

飞机自动刹车系统标准研究

对国内外飞机自动刹车系统技术进行了描述,并对飞机自动刹车系统的系统组成、控制逻辑、减速率设定值、着陆刹车延迟时间和自动刹车控制信号等进行了初步分析,对国内外飞机自动刹车系统标准情况及SAE ARP 1907B和SAE ARP 4102两个自动刹车系统重要的标准进行了说明和分析.结合我国飞机自动刹车系统技术发展的实际需求,提出了我国飞机自动刹车系统配套标准的相关建议,为我国飞机自动刹车系统设计和研制提供了技术支持.     

基于模型的飞机系统功能分析技术研究及应用

针对基于文档的传统飞机系统功能分析方法中存在的问题,研究基于模型的飞机系统功能分析技术。结合飞机副翼系统正常工作场景,探索了该技术的型号应用方法。通过对副翼系统功能模型的动态分析以及系统内外部对象功能时序关系的确认,完善了该系统功能需求并验证了该方法的正确性和可行性,形成了一套适合飞机研制的系统功能分析流程,可在实际工程应用中逐步进行试点推广。     

SCADE 在航空发动机FADEC 软件开发中的应用

为了探索SCADE开发环境在基于模型设计（MBD）的软件开发中的优势,理解其建模和自动代码生成机制,研究其在基于模型的测试和覆盖率分析中的实现方法,基于某型航空发动机FADEC系统的健康管理软件开发,应用了SCADE开发环境的建模、仿真、测试及覆盖率分析、代码生成与集成的全流程的MBD开发方法,并进行了完整的系统测试,测试用例全部通过。系统测试的结果验证了基于SCADE开发环境进行FADEC软件开发的正确性和可靠性,为SCADE开发环境在航空发动机FADEC软件开发中的应用提供了技术指导和工程借鉴。     

面向航天器系统级测试的虚拟测试方法及应用

航天器总体设计正确性和接口实现正确性的及时验证,是提高航天器这类复杂系统可靠性的重要手段。本文提出一种基于模型检测的虚拟测试方法。方法采用窗口树模型(WTM)对复杂系统进行建模,采用状态转移图(STG)作为系统规约刻画系统行为的正确性。方法通过提出基于自动机的模型检测机制,实现了一种面向航天器系统级测试的虚拟测试平台(VTP)原型系统。该平台支持虚拟测试准备、虚拟测试执行和虚拟测试评估等功能,模拟并实现复杂系统总体设计正确性的验证和接口实现正确性的验证。     

新型飞机自动刹车控制方法

分析了自动刹车系统的稳定性和与防滑控制的匹配性问题,针对性地提出了相应的解决办法,并以某型飞机为目标机建立了自动刹车系统的数学模型,通过在各种工况下的刹车过程仿真曲线和在某型飞机上的应用验证,充分说明了应用这种新型控制方法能大幅度改善防滑刹车系统的工作稳定性,保障飞机的着陆安全,并且能够提高防滑系统的工作效率,缩短刹车距离,可适用于军民用各型飞机的自动刹车系统。     

面向人机交互式软件的测试模型建模方法

从测试用例自动生成和自动执行的角度来探讨如何对人机交互软件建立测试模型。采用UML活动图模型来描述软件的人机交互过程。为了能够从活动图模型中生成一组确定的可执行的测试用例，给出了一组规则来细化基于活动图的测试模型所表达的语义，同时也对活动图做了一些扩展，以支持基于模型的测试用例自动生成及其自动执行。给出的建模方法，能够减少某些冗余的测试用例。     

基于模型的航电系统集成验证技术研究

为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。     

MBSE在民用飞机刹车系统需求分析中的应用

系统工程是组织管理复杂研制对象的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都有普遍意义的科学方法。随着民用飞机及其系统复杂程度的不断提高,系统的研制周期不断变长,研制成本不断增加,系统的质量管理、可靠性及集成工作的困难程度也越来越高。基于模型的系统工程（Model-Based System Engineering, 以下简称MBSE）用建模的方法和图形化的表达方式对民用飞机及其系统研制过程中的需求分析、系统功能分析、系统逻辑架构的设计综合与验证进行了有效处理。该文首先阐述了MBSE思想,然后分析了MBSE相比传统文档形式研制流程的优势,最后详细分析了MBSE在民机刹车系统需求分析中的应用。     

一种基于AADL的航空电子系统仿真和验证技术

飞机系统集成化程度的提高增加了对航空电子系统设计和分析的难度,同时也对安全性需求等系统特性的验证提出了更高的技术要求。对基于结构化分析和设计语言(AADL)的系统建模和仿真流程及相应的评估分析能力进行了介绍,并在基于AADL的航空电子系统建模框架下,提出基于AADL的航空电子系统仿真评估和验证方法,利用结构化分析和设计语言AADL构建航空电子系统典型子系统的正常模型和错误模型,并以此建立系统的扩展模型。在此基础上,利用形式化方法对系统模型进行描述并转化为Kripke结构。最后对系统模型进行模型仿真和特性验证,验证所构建的系统架构和设计逻辑是否符合系统设计特性需求。     

面向系统集成的起落架地面运动特性建模方法

大型飞机地面运动特性是飞机性能的重要组成部分,主要涉及到飞机的地面滑跑、转弯以及刹车等过程。地面运动特性的分析涉及到动力学、液压、控制等多领域,是典型的多学科耦合的复杂问题。以某大型民用飞机为研究对象,从主制造商的系统集成性能分析需求出发,通过多学科解耦和模型物理度划分两个角度进行地面特性模型架构的分解与定义,并以飞机刹车系统性能分析为例,验证了本架构的有效性。本文提出的模型架构灵活,既适用于飞机集成商的飞机级性能分析,又适用于特定系统级的性能分析。     

基于labview的防滑刹车控制器测试平台研究

本文在分析数字电传防滑刹车系统的基础上，确定防滑刹车控制器测试平台的测试需求，完成了防滑刹车控制器测试平台设计，开发了基于LabVIEW测试环境的防滑刹车控制器测试平台。实现了对防滑刹车控制器的测试，验证了防滑刹车系统测试平台的正确性和可靠性。     

飞机电传刹车系统设计及验证技术

针对传统的刹车系统设计与系统试验验证的不足,在系统设计上提出了基于数字电传刹车系统的自动刹车控制技术、刹车压力反馈调节技术、射流管式压力刹车阀技术。采用基于虚拟样机的协同仿真技术和系统闭环半物理验证技术,建立了一套飞机数字电传刹车系统协同虚拟仿真验证方法和电传刹车闭环控制试验验证平台,提高了系统仿真试验的效率,缩短系统的研制周期。