航空发动机低温壳体设计需求分析与指标确定策略

航空发动机的低温壳体在使用时需要满足相应的强度、刚度指标及质量要求。对发动机低温壳体在不同应用环境下进行定量需求分析以明确设计目标。通过QFD质量功能展开工具逐层分解客户需求、定位功能和物理参数,分析功能的重要性。通过模糊数学中的最大隶属度模糊评价原理,分析多种方案的适应性,得出定量分析结果,避免以往依靠经验和类比的不确定性。对优选的概念方案进行风险分析,识别重点失效模式并采取预防措施,获得设计关注的技术指标。实例分析结果表明:采取多种数理分析方法和实用工具对需求分析、方案决策、风险预估3个方面进行的方法研究和设计实践,有利于提高低温壳体的方案设计方法的科学性,具有一定的参考价值。     

功能分析与失效物理结合的可靠性预计方法

 可靠性预计是产品设计、研发过程中的重要工作,全面准确的可靠性预计可以评价产品的可靠性水平,也可以为设计提供信息,指导设计。全面分析总结当前电子设备可靠性预计相关技术方法,以当前基于失效物理(POF)技术的系统可靠性预计方法中,并未考虑产品功能组成关系的缺陷为突破点,建立了一种以失效物理分析为基础,综合考虑电路功能组成关系的电子设备可靠性预计方法。该方法从电路功能出发,通过灵敏度仿真和主成分分析两种方法,确定对电路性能起主要影响的关键单元,再通过失效物理分析或统计规律明确单元的失效概率分布,通过混合分布获得系统的分布,得到系统可靠性指标。最后以某航空机电产品的电源电路为案例,对本预计方法进行验证。     

基于大型飞机产品分解结构的工作分解结构编制方法研究

为了建立一个大型飞机基础性的项目范围管理工具,清晰地描述大型飞机项目的工作范围,为研制计划、经费、组织管理奠定基础,对大型飞机产品分解结构和工作分解结构的内涵进行了分析,对工作分解结构的建立模式进行了比较分析,提出了基于产品分解结构的工作分解结构框架构建、编码规则、单元明细表、工作单元说明建立和编制的方法和流程,分析了工作分解结构在研制计划编制和组织分解结构中的应用。     

基于数字化平台的发电机控制器可靠性优化设计

主要研究了基于故障预测技术、在可靠性物理仿真分析的条件下,通过对产品的技术条件的分解、应力损伤分析和故障分析等一系列手段,使得发电机控制器的可靠性工作能够从产品的早期论证阶段就与产品的性能设计结合在一起,并且贯穿于产品研制的全过程,实现可靠性与性能设计的一体化,适应目前电子产品研制周期短、可靠性要求高的研制模式。     

基于某型航牢发动机的综合控制系统试验平台设计

针对多数半物理仿真试验平台系统的结构简单、功能单一、无法模拟控制系统在发动机上真实工作的情况,设计了基于真实外部管路的控制系统综合半物理试验平台,对试验平台的重要环节进行了建模和仿真分析,并进行调试试验。测试结果表明:半物理仿真试验平台可满足控制系统综合试验的性能调试、功能验证和故障复现等要求,对某型航空发动机控制系统的研制具有重要指导意义。     

系统工程在大型客机运行支持系统研制中的应用综述

将商用飞机系统思想应用于产品运行支持系统研制过程中，从利益攸关方需要定义、功能分析、需求定义和适航约束限制、系统架构定义、接口定义、设计综合、验证确认到运行评审，完整地分析了产品运行支持系统研制的全过程，并给出产品运行支持系统全生命周期过程的模型与定义。该方法可以有效地将大型客机产品运行顶层需求分解至产品研制和运行支持系统研制需求中，并且通过过程集成以及技术集成将运行支持系统研制与飞机研制相结合，从而保证大型客机在满足适航型号合格审定（TC）和航空器评审（AEG）要求的同时，能够满足客户实际运行安全性和经济性需求。     

民用飞机产品结构分解及管理技术研究

民用飞机是一个高度复杂且十分庞大的产品,为了便于对这个庞大的产品进行精确定义,捕获飞机的关键构造信息,同时便于产品的分工设计、制造、装配,通常需要对产品按一定方式进行分解,形成一种层次化产品结构。介绍相关定义以及与建立模块化产品结构相关的概念,论述对产品进行分解的重要意义,研究三种不同的分解方式所形成的产品结构,以及这些产品结构的用途。通过这三种产品结构,可以达到有效管理飞机的定义、设计、装配等活动及飞机的构型状态的目的。     

批产阶段飞机装配交付速率提升方法研究

飞机产品从研制阶段过渡到批产阶段,面临最大的挑战就是在保证产品质量、技术状态等的条件下,如何满足客户对产品交付速率的需求。从基于架次流程图的生产组织、将组件分解为更小的装配单元、工艺状态的确定、库存管理和物料供应几方面阐述如何提升产品交付速率。经实践验证,上述方法在批产阶段对提升产品装配交付速率行之有效并起到关键作用,最终实现了有竞争力的产品交付速率。     

航空电子系统功能综合的收益分析研究

综合化航空电子系统是根据应用的需求,基于已有的能力,采用综合技术,实现面向应用的任务合成,提升应用效能;面向能力的功能综合,提升能力品质;面向物理的操作模式综合,提升资源效率。功能综合的过程本质上是一个系统设计的过程,是依据物理架构,在不同功能组合中进行收益分析比较,选择收益较大的一种功能架构,本文基于分布式模块化航空电子物理架构(DIMA),提出基于系统工程的功能综合设计方法,并提出了相应的功能综合收益评价指标,以综合探测为例对提出的方法进行了验证。     

基于MBSE思想的航空发动机控制系统设计方法

在航空发动机控制系统设计开发过程中,存在需求理解偏差、需求实现描述不清晰、设计过程缺失等问题,严重影响产 品后续使用。为了构建完整、规范、准确的系统设计要求,完整描述系统设计过程,引入基于模型的系统工程思想。通过需求分析 将用户需求条目化,并对每条需求进行确认;通过功能分解,将复杂系统模块化;利用功能描述将需求量化、图形化,明确各项功能 的具体行为;在要求制定过程中引入数据流管理,将整个系统设计过程有机结合在一起。结果表明：采用基于模型的系统工程思 想构建满足产品研发的控制系统正向设计方法,实现了顶层需求的100%覆盖和追溯,可将模糊的需求通过建模方式具体化、显形 化。通过N1测量对设计方法进行了验证,表明该方法可用于工程设计。     

阻力精确分解的方法研究与数值模拟

根据阻力产生的物理机理将阻力分解为近场阻力和中场阻力,建立实现了阻力精确分解方法:近场阻力法和中场阻力法,前者对飞行器表面压强和切应力积分将阻力分解为压差阻力和摩擦阻力,后者通过区域划分式积分将阻力分解为波阻、粘阻、诱导阻力和数值耗散阻力.选取RAE2822翼型、M6机翼和某宽体标模进行数值模拟,验证阻力分解方法的正确性,对比两种方法进行阻力分解辨识的能力与不足.研究结果表明,中场阻力法可以给出详细的阻力构成,更有利于进行阻力产生分析和减阻优化设计;近场阻力和中场阻力计算可以很好地达到阻力平衡,但由于消除了数值耗散阻力,中场阻力法的计算结果要比近场阻力法更接近实验值.     

中心分级旋流燃烧室不稳定燃烧动态压力信号特征分析

针对中心分级旋流模型燃烧室中出现的不稳定燃烧特征进行试验研究，在常压试验中同步采集了不同工况下燃烧室动态压力脉动信号、释热率脉动信号和高速火焰图像信号。通过经验模态分解（EMD）对压力脉动信号进行分析，发现脉动特征主要集中在前3阶本征模态（IMF）中。这些IMF通过快速傅里叶变换（FFT）进行主频分析后发现分别与释热率脉动、气流旋流脉动和火焰不稳定脉动特征频谱吻合。进而可以判断通过EMD可以从单一燃烧室压力脉动信号中分解出3个主要物理过程的脉动特征，为进一步分析工程级燃烧室试验中振荡燃烧的诱发机制和燃烧诊断提供了数据处理方法。     

一种改进的可观测度分析方法

根据线性系统理论系统状态可观测度只取决于系统结构的定理,在不使用外界量测信息的条件下,通过对可观测度物理意义的阐述,提出一种基于奇异值分解的可观测度分析的改进方法,并对由捷联惯导和里程仪构成的组合导航系统在不同机动条件下的可观测度进行了计算,仿真结果表明系统状态的收敛特性与计算得到的状态的可观测度具有一致性。     

基于局部均值分解的齿轮振动信号分析与研究

齿轮振动信号常表现出明显的非线性和非平稳特征。为有效提取齿轮振动信号的特征信息,将自适应信号分解方法——局部均值分解用于齿轮振动信号的分析。使用局部均值分解对三种状态的齿轮振动信号进行分解,得到一组PF分量,并对PF分量进行频谱分析。分析结果表明,局部均值分解完成了对齿轮振动信号的有效分解,各PF分量的幅值谱获得了不同状态齿轮振动信号的特征谱线,实现了对齿轮状态特征的准确提取。     

故障物理分析与机械可靠性(一)--机械产品劣化原因及能力降低与故障发生过程

机械产品可靠性具有与电子产品许多不同的特点。如：涉及面广,可靠性问题复杂;影响因素复杂,故障模式多;故障数据分散;故障大多服从威布尔分布而不是指数分布等。而更使人们关注的是,机械产品的可靠性分析和设计至今尚无完整的方法。前苏联工业部门十分重视机械产品的可靠性问题,长期的努力使他们在这一技术领域形成了自己的研究特色并确立了优势地位。本文作者通过跟踪、分析前苏联有关可靠性标准、专著等文献后认为,从故障机理与故障物理分析入手,是他们解决机械产品可靠性问题关键方法所在。为此,本刊将分期连载５篇系列文章,介绍前苏联可靠性专家从故障预测到实现可靠性目标的基本思路和技术途径。在总题名为“故障物理分析与机械可靠性”这一总标题下,拟发表的这５篇文章是：１．机械产品劣化原因及能力降低与故障发生过程;２．故障物理分析基本内容;３．参数及损伤变化与极限状态的数学描述;４．可靠性指标名称与指标产生过程;５．机械可靠性设计与试验。     

空战效能分析准则

通过对受攻击目标所遭受的物理损伤,功能损伤,战术标准杀余等概念的分析,提出了作为空战效能分析的一个一般设计准则及具体的数学表达式,该准则强调的受攻击目标功能的损伤,而不是受攻击目标物理的杀伤,为了使效能分析结果可靠度,更接近真实的空战结果,将目标分为单目标,多目标和面积目标,在详细分析各类目标特性的基础上,针对目标的不同分类,给出了进行空战效能估计准则计算的具体实施方法。     

基于物理知识约束的数据驱动式湍流模型修正及槽道湍流计算验证

对湍流摩擦阻力的精准预测是学术界和工业界普遍关心的重要问题，而数据驱动式的湍流模型修正方法对此显示出较大的潜力和前景。提出了一种基于物理知识约束的数据驱动式湍流模型修正方法，根据湍流摩擦阻力分解获得先验物理知识，在S-A湍流模型的生成项中引入非均匀分布的修正因子，以修正因子为设计变量，设定包含物理知识约束的目标函数，利用离散伴随方法求解目标函数与设计变量之间的梯度关系，通过高效率的迭代求解获得修正因子的分布。以槽道湍流为例，验证了包含物理知识约束的数据驱动式建模方法的优势，并分析了物理知识约束对湍流摩擦阻力预测精度的影响，结果表明引入物理知识约束可进一步提高湍流摩擦阻力的预测精度。     

基于产品-服务系统概念的商用飞机研发模式初探

我国商用飞机制造业正面临着市场化的趋势,飞机主制造商的关注点逐步向产品服务延伸,即可持续性发展。纵观飞机产品全生命周期,主制造商对于产品的研制应是面向包含飞机产品、服务产品及整个运营保障维护体系在内的整体化、系统化、综合性的研发工程,即商用飞机产品服务系统。本文基于产品服务系统概念,创造性地提出了有别于传统的、新型商用飞机研发模式的设想。本文介绍的新型商用飞机研发模式是基于系统工程方法,其研发过程主要包含捕获利益攸关方需要、建立产品服务系统功能架构、建立产品与服务功能关系矩阵以及产品服务系统技术解决方案定义共四个关键过程,文中开创性的提出了适用于该研发模式的、面向产品服务功能绩效实现的功能层级分解结构,作为整个研发过程的重要环节。     

动态测量误差的希尔伯特-黄分解

针对傅立叶变换、小波变换等方法在分解动态测量误差时存在的不足,即选用不同的基函数会导致不同的分解结果,提出了基于希尔伯特-黄变换（HHT）的动态测量误差分解方法。该方法不需要选取基函数,可以自适应地分解动态测量误差信号;对一个混联式动态测量系统建立了全系统误差模型,并用该方法对测量系统的总误差信号进行了分解;与傅立叶变换、小波变换的分解结果相比,希尔伯特-黄变换的分解结果更准确,与测量系统的误差理论模型基本一致。     

星载AOS数据链路层的模块化设计与实现

对AOS(高级在轨系统)数据链路层协议进行分析,提出一种模块化的设计方案,采用包装模块、虚拟信道模块和主信道模块分别处理不同特点的数据业务。该方案可利用成熟CPU(中央处理器)结合专用功能芯片实现,其中专用功能芯片可转化为ASIC(专用集成电路)产品。基于DSP(数字信号处理)控制器和FPGA(现场可编程门阵列)设计了原型设备对方案进行验证。结果表明:数据链路层模块化设计方案可行且有效,能够充分利用物理信道资源,经过测试下传数据中空闲帧比例低于0.6%。最后对功能模块的ASIC转化方案进行了讨论。