叶轮机设计新技术——计算机数值仿真

介绍了叶轮机虚拟样机技术、多级轴流压气机数值仿真和叶轮机与发动机一体化设计。虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，是一种基于产品计算机建模的数值设计方法，叶轮机数值仿真和建模所涉及的技术领域是非常广泛的。     

航空发动机数值缩放技术的研究进展

航空发动机整机和部件仿真是航空发动机设计与研究的常规手段,是短周期研制先进水平航空发动机的重要环节和手段。数值缩放技术可以将基于高精度模型求解的部件特性用于整机性能分析,在有限的计算资源下提高航空发动机整机仿真精度,是实现航空发动机整机和部件高精度仿真的关键技术之一。同时数值缩放技术可以使部件设计在航空发动机整机环境中得到快速、全面的评估与分析,提高航空发动机设计的可信度,降低开发成本与周期。梳理了国内外航空发动机数值仿真技术的发展趋势,回顾了数值缩放技术的发展及在实际研究中的应用情况,分析、总结了数值缩放技术的三种实现方法及现阶段数值缩放技术应用中存在的问题,提出了我国数值缩放技术发展需重点关注的方向。     

航空发动机全三维数值仿真技术

<正>航空发动机数值仿真是在计算机虚拟环境中,实现对航空发动机整机、部件或系统等的高精度、高保真多学科耦合数值模拟,是助推航空发动机从"传统设计"到"预测设计"研发模式变革的重要手段。航空发动机数值仿真可分为零维、一维、准三维和全三维四种。其中,全三维仿真能反映三维流动细节,是航空发动机设计的发展方向,拥有巨大的应用前景。20世纪90年代以来,我国航空发动机数值仿真工作取得了很大进展,各个部件均建立起了三维设计体系,但对发动机整机性能方面的模拟尚不完善,在发动机全流道内开展设计点和非设计点全三维仿真十分困难。     

基于UG和ADAMS的调节机构虚拟样机动力学仿真

在航空发动机压气机可调静叶调节机构设计中运用虚拟样机技术,可以大大丰富设计手段,提高设计效率.本文在UG环境下进行三级联调机构三维实体模型的建造并将数字模型导入到ADAMS环境下对其进行动力学仿真,验证了机构设计的正确性.     

电磁轴承在航空发动机中的应用研究

针对电磁轴承在航空发动机的应用研究，扼要介绍电磁轴承在航空发动机应用过程中的部分技术问题和设计方法，包括基本控制设计方法、柔性转子系统设计方法和陀螺效应设计方法。并给出一台原理试验样机的分析设计结果。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

航空发动机虚拟自学习控制方法研究

随着人工智能技术的发展，智能航空发动机逐渐成为当今航空领域研究的热点。传统的航空发动机控制对发动机模型的依赖性过强，而基于发动机气热动力学公式的机理建模会引入较大的建模误差，给控制器设计带来困难。对此，提出一种基于强化学习的航空发动机控制虚拟自学习方法，首先利用航空发动机的试验数据通过LSTM 神经网络建立虚拟学习环境，然后采用深度强化学习TD3 算法，在虚拟环境中训练智能控制器，最后采用JT9D 发动机模型验证智能控制器的性能。结果表明：相比于传统PID 控制，智能控制器产生的超调量更小，调节时间更短。     

基于模型的综合通信导航识别系统虚拟样机设计

为解决基于文档的综合通信导航识别系统设计中需求传递的歧义性、设计文档信息离散、系统无法进行仿真验证等问题,研究了一种虚拟样机设计方法。首先,针对综合通信导航识别系统多领域的特点设计了一种由需求模型、架构模型和实现模型构成的三层次虚拟样机模型;其次,对当前主要的基于模型的设计方法与流程进行了深入研究,通过对比分析选择了Harmony SE作为综合通信导航识别系统虚拟样机的设计流程;最后,以某综合化通信导航识别系统为例进行了三层次虚拟样机的设计及仿真验证。设计结果表明,该设计方法能有效解决基于文档设计存在的问题,适用于各类综合通信导航识别系统虚拟样机的设计。     

基于VAPS的虚拟航空仪表的构造与实现

航空仪表仿真是飞行模拟器中的一个重要组成部分.结合虚拟现实技术的发展和全任务飞行模拟器样机的技术要求,阐述了虚拟航空仪表的构建和虚拟仪表系统的实现方法.首先介绍了如何使用VAPS6.3仿真建模软件建立各种逼真的虚拟航空仪表模型并生成可执行性文件;在此基础上,采用TCP/IP协议实现与飞行仿真计算机的数据通信,文中分析了显示驱动程序并得出虚拟航卒仪表的显示界面.通过实际调试,证明了该设计方法的可行性.     

飞行控制系统的快速原型设计

飞行控制系统设计是一个涉及控制、机械、电子和计算机等多个分系统的复杂系统工程,需要进行多学科、多专业的协同设计,虚拟样机技术从建模和仿真分析等多个方面为协同设计提供了技术和方法上的支持,而快速原型设计是基于虚拟样机的,快速生成物理样机的一种技术,可以看作是我国现阶段虚拟样机技术应用的一个廉价快速的替代方案。介绍了快速原型设计的概念,针对飞行控制系统的快速原型设计,讨论了与其有关的设计仿真软件、关键技术和实施方法。