基于PHM的航空装备可用度影响因素分析方法

对已有的航空装备可用度分析方法进行了综述,将航空装备可用度影响因素分为三类.通过PHM(Prognostics and Health Management)技术对航空装备保障过程的影响分析,梳理了基于PHM的航空装备可用度影响因素,并将这些因素按照其来源分为使用影响因素和设计影响因素两大类.给出了4个合理的仿真假设条件以简化仿真过程,并进一步将设计影响因素分为5种,并结合一个实例给出了基于PHM的航空装备可用度影响因素仿真过程中的输入.提出给定装备系统及其保障系统参数条件下的稳态可用度为仿真的输出,并给出与仿真输入相符的解析计算公式.详细描述了仿真程序的构成及其流程图.最后,以图形的方式给出了仿真结果,给出了案例的单因素分析及多因素耦合分析的过程及结论,验证了所提出的分析方法的可行性.      

基于多Agent的航空机群保障仿真评估分析

航空机群保障涉及要素广、策略多、交互性强，仿真分析方法是开展飞机保障决策与评估研究的热点和难点。提出一种机群保障仿真评估方法，建立多智能体(Agent)功能类型与交互关系模型；对多Agent结构进行定义，并建立模型；以五型飞机构成的航空机群为仿真对象，以任务成功率为保障指标进行案例验证与仿真计算分析。结果表明：各型飞机平均故障间隔时间（MTBF）、设备故障平均修复时间（MTTR）对任务成功率的影响总体趋势相似，随着MTBF的增加任务成功率提升，随着MTTR的增加任务成功率降低。所提方法能够为航空机群维修保障智能决策提供一种可行、有效的方法手段，支撑基于模型的智能决策优化实现。     

月面无人自动采样返回飞行程序设计与实现

针对嫦娥五号飞行程序多舱段、多任务、系统控制复杂的设计特点和难点，采用传统的飞行程序设计方法工作量大，状态控制困难，很难满足任务要求。提出了一种新的基于状态转移的方法对飞行程序进行系统建模，首先将整个飞行过程分解成若干模块状态机；然后针对每个模块状态机的功能划分为状态触发器、评估器、执行器和确认器，并分别开展建模设计；最后通过状态触发器和确认器将各个功能模块进行连接，形成整个飞行程序的有限状态机描述。相比传统方法，该方法具有通用性、可扩展性和可复用性等特点，对于规范飞行程序设计，描述复杂的飞行任务过程有很大的优势。采用该方法对嫦娥五号飞行程序进行了建模和设计，并给出了典型飞行过程的设计结果。在轨飞行试验结果表明，该方法可以满足飞行任务的要求，确保了嫦娥五号在轨飞行控制任务圆满成功。     

基于离散事件方法的AFDX建模与仿真

采用了建模仿真的方法来分析航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex switched ethernet)协议.通过对AFDX协议的抽象,基于离散事件的建模方法,以基本的网络元素来抽象化网络中的端系统、交换机等设备,以离散事件来描述网络设备的行为,以此构建了AFDX网络模型,并依据模型实现了仿真.网络演算是一种理论计算AFDX最坏延迟界限的方法,将典型场景下仿真得到的结果与理论计算的结果进行比较,验证了模型.通过不同流量方案下仿真结果的对比,对AFDX进行了传输特性的分析.      

基于仿真的制造系统生产计划与控制

采用面向对象建模方法,通过对现代制造过程的生产计划调度数据的分析,建立了车间仿真系统模型.从单元和车间的角度,采用流程控制图给出了现代制造过程的仿真流程及控制点.最后基于Witness动态系统仿真平台建立了仿真生产系统,对某航空生产厂叶片车间的生产计划进行了仿真与优化.     

基于AFDX网络的飞行管理仿真系统

系统建模与数字仿真是大型客机飞行管理系统研发的重要阶段.初步建立了基于航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)的飞行管理系统分布式实时仿真系统模型.对飞行计划、飞行导引、轨迹预测、性能计算、综合导航、导航数据库、综合显示等核心功能进行了分析建模和算法开发.并在此基础上对飞行管理计算机、综合导航系统、自动飞行系统等仿真子系统进行了设计,在满足实时性要求的前提下,基于AFDX网络与分布式仿真结构实现了对以飞行管理计算机系统为核心的航空电子仿真系统的集成,给出了一种通用的、基于AFDX网络的飞行管理系统分布式仿真框架.仿真系统的运行结果证明:基于AFDX网络的分布式仿真结构能够有效满足实时性要求,提高网络通信性能.      

面向装备RUL预测的平行仿真技术

装备平行仿真是系统建模与仿真领域的新兴仿真技术,已经成为研究热点。在装备维修保障领域中,分析了装备剩余寿命（RUL）预测存在的突出问题,即模型参数固定、不具备自适应演化能力,成为阻碍实现装备剩余寿命自适应预测的首要因素。结合装备平行仿真理论,在建模分析的基础上提出了面向装备剩余寿命预测的平行仿真框架,该框架以Wiener状态空间模型为基础仿真模型,在动态注入的装备退化观测数据驱动下,利用期望最大化（EM）算法在线更新模型参数,并利用卡尔曼滤波（KF）算法实现仿真输出数据与观测数据的同化（DA）,从而实现仿真模型动态演化,使得仿真输出不断逼近装备真实退化状态,为准确预测剩余寿命提供高逼真度仿真模型和数据输出。以某轴承性能退化数据为数据驱动源,对该框架进行了验证,仿真结果表明平行仿真方法能准确仿真装备性能退化过程,在提高预测精度的基础上实现了装备剩余寿命的自适应预测,有力证明了平行仿真方法的可行性和有效性。      

叶盘结构特征设计的并行方法研究

以高推比航空燃气涡轮发动机压气机部件中的新结构－－叶盘为对象，探索了基于并行工程的产品设计关键技术；考虑设计、分析和工艺等要求的特征建模方法。在微机ＣＡＤ平台初步实现了叶盘统一建模，设计约束检查。并进行了设计模型与有限元计算模型的数据传输，完成了整体叶盘的基本强度和振型分析。     

基于有限状态机的操作系统需求层形式化验证

操作系统是航天器必备的基本软件，操作系统的可靠性和安全性直接关系航天型号任务的成败.虽然目前已采用多种手段对操作系统进行可靠性和安全性保障，但仍存在不能完全排除缺陷的情况，因此对空间操作系统开展形式化验证研究势在必行.需求层验证是操作系统形式化验证的一部分，本文在分析操作系统需求的基础上，采用有限状态机在操作系统需求层进行形式化描述，并针对应用在某航天器上的SpaceOS2在需求层进行了建模，相应地在定理证明工具Coq中进行了描述建模；然后定义了六条操作系统应满足的全局性质并进行了形式化描述，给出了系统模型满足这些性质的机器可检查的证明.证明结果表明采用有限状态机方法对操作系统需求层进行形式化验证是可行的，为进一步全面形式化验证奠定了基础.     

电动静液作动器设计方法综述

电动静液作动器(EHA)是一种起源于航空领域的新型高性能伺服作动装置,正逐渐成为各类大型装备的通用基础元部件,鉴于其机电液控热多学科耦合较大且要达到的综合指标又高,所以迫切需要一套高效科学的设计方法。从EHA完整设计过程的角度,综述其中的设计方法,为今后EHA产品的设计开发流程提供了基本支撑和多样化的技术手段。总结出基于自动化系统设计和多学科联合详细设计的EHA设计方法,并对其中的综合指标建立、建模仿真、优化设计、控制设计等关键技术进行了分析,给出适合不同设计任务特点的各步骤实现途径。展望了自动化详细设计、基于模型系统工程、3D打印等最新技术在EHA设计中的应用,为后续进一步提升EHA设计水平提供了参考。     

考虑维修效能的修理级别优化

修理级别分析(LORA)是在装备研制阶段为建立使用维修制度而进行产品维修决策的重要方法,而修理级别分析无法决策每级站点的备件配置数量.为此,相对于传统研究,提出了一种在装备保障系统中重点考虑维修时间的库存与修理级别分析联合优化方法,并对该方法作了系统的分析, 确定了修理级别优化模型的目标函数和建模条件,解析了故障送修数量、备件需求、备件短缺等随机变量在多级多站点保障组织中的传递耦合关系,将维修时间参数引入到传统的只考虑维修费用的修理级别量化分析中,建立了联合修理级别和备件库存的单层三级优化模型;分析了优化问题的特点,设计了高效率的多变量凸优化算法,使得该模型能够高效地应用于多级多站点多类型备件的复杂保障系统;最后构建了优化方法应用案例,并利用仿真验证了该算法和模型的正确性,为修理级别分析工作的开展提供了一套可行的优化方法.      

考虑误差不确定性的航空安全预测新方法

航空安全精确预测对预防事故意义重大。目前航空安全预测主要是确定性预测，忽略了各类不确定性对预测影响。在确定性预测基础上，考虑误差不确定性开展航空安全预测，通过非参数方法获得航空安全预测误差不确定性描述，基于最高密度域求解一定可靠程度航空安全预测值最可能落入区间，量化不确定性引起航空安全预测结果的变动，从而确定该区间包含航空安全预测值的可靠程度，更好地认识被预测量在未来变化中可能存在的不确定性和面临的风险。以某航空公司1994—2015年航空安全数据为例，采用所提方法对航空安全开展预测，结果表明，所提方法能提供航空安全预测值及其更精确的不确定性变化范围，更有利于从不确定性角度对航空安全进行分析，解释航空安全预测结果的可能性水平，能为航空安全预警和管理提供理论依据。      

基于贝叶斯网络的航空灾害成因机理探析

为了预防和矫正航空事故诱发因素的萌生与发展,改善民航安全管理的科学性和可靠性,进一步降低事故率,减少航空灾害造成的损失.针对航空灾害的形成特点,探讨致灾因素的相互作用是成因机理分析的关键.基于贝叶斯网络模型,综合运用诊断推理和支持推理形式,分析致灾因素的因果关系,揭示了人、机、环境与管理因素相互作用的内在规律.通过高斯贝叶斯网络在典型案例致灾成因机理分析中的应用,挖掘隐含的内部因素对系统的影响程度,发现了隐含因素从不确定性状态向确定性状态的演变过程,以及表层因素与隐含因素的关系.     

基本作战单元修复性维修过程建模仿真

为分析评价基本作战单元修复性维修保障方案,准确计算故障修复时间,根据 系统工程建模思想,建立了基本作战单元站点间、站点内修复性维 修过程仿真模型,对其修复性维修活动进行了详细描述,提出了累积维修比、维修模式比和 拆卸率因子参数,为基本作战单元修复性维修过程的定量分析提供了度量方法,并根据 Monte Carlo仿真原理给出仿真算法,为型号工作人员进行保障性设计分析提供了理论方法和技 术手段,最后以某型飞机组成的基本作战单元为例,对其修复性维修保障方案进行仿真试验 验证,分析了修复性维修过程的改进对保障资源和维修时间的影响.      

捆绑火箭气动载荷分布不确定性分析

针对带捆绑火箭气动载荷分布受飞行状态及本身外形参数变化影响存在波动的现象,提出了依据多项式混沌理论对捆绑火箭气动载荷分布特征进行全局灵敏度分析及不确定性量化的方法,并以两助推构型火箭为例对所提方法进行验证。首先,提出了捆绑火箭气动载荷分布不确定性分析的方法,并给出仿真分析流程。其次,以两助推构型火箭为例对所提方法进行验证,建立火箭气动外形参数化模型,验证气动特性分析结果。最后,对该模型开展影响因素灵敏度分析及载荷分布不确定性分析,得到了不同因素的影响程度,以及气动轴力和法向力的不确定性分布形式,分析了流场流动情况及气动载荷波动的主要原因。分析结果为捆绑火箭气动载荷波动控制提供了一定参考,通过定量描述气动载荷分布不确定性,可以有效降低安全系数冗余,为开展精确结构设计提供依据。      

基于云模型的民航监察员队伍能力综合评价

针对民航监察员队伍能力量化评价缺乏全面性的问题，构建了一种综合评价指标体系。基于民航监管相关研究及标准分析，提取监察员队伍能力的1级和2级指标。采用G1-CRITIC法计算监察员队伍能力指标的主客观权重。为消除单一赋权法的片面性，基于博弈论思想将主客观指标进行线性组合并确定其权重占比。引入云模型对构建的指标体系进行实例综合评价。结果表明:所构建的能力综合评价指标体系能较好体现民航监察员队伍的综合能力，指标权重分配较为合理。此外，预测出的监察员队伍能力缺陷和不足，能够有利于提升针对其培训的科学性并激发监察员队伍的监管效能。