基于协同设计的民机安全性分析系统研究

本文阐述了访问控制机制和冲突检测机制等民机安全性协同设计关键技术,分析了民用飞机安全设计评估程序,基于协同设计提出民机安全性系统总体框架,初步建立了民机安全性协同设计平台。     

先进民机飞控系统安全性设计考虑

飞行控制系统作为民机机载设备中的飞行关键和安全关键系统,其安全性设计对民机运营安全至关重要。基于适航安全性要求,梳理了民用飞机机载系统安全性的定性及定量需求,分析了民用飞机飞控系统适用的安全性设计依据和标准;对先进民机飞控系统安全性设计技术进行了研究,从飞行控制系统架构、控制律、复杂电子硬件、作动器和高安全等级软件设计5个方面提出了安全性设计技术的考虑。     

民机系统安全性评估适航审查关键技术研究

通过对某型事故飞机原系统安全性设计及评估中可能存在的问题进行分析，依据系统安全性评估原则，结合民机审查实践，研究民机系统安全性适航审查的关键技术及解决措施，供系统安全性审查、设计及评估参考，为正确开展民机系统安全性评估工作提供借鉴，对保障民机系统安全性具有一定指导意义。     

对国外民用飞机安全性指标的分析

安全性是民用飞机设计及使用时必须考虑的首要问题,安全性指标要求将影响民机的设计、维修及使用。本文对比讨论了美国联邦适航条例FAR25.1309节及西欧适航条例JAR25.1309节对安全性指标及其评定的要求;较详细地分析了飞机及其系统安全性指标的确定与评定的原则及方法;最后,以FAR25.1309为例讨论了安全性指标及其评定要求对民机设计、维修及使用的影响。     

民机自动飞行模式设计规范与适航性分析

民机自动飞行系统对降低飞行员工作负荷、提高飞行安全性具有重要作用.分析了自动飞行系统飞行模式设计的相关适航规范要求,研究了模式设计的基本方法和软件开发工具,以及适航符合性验证方法.开发了一种飞行模式设计与仿真平台,基于MATLAB/Stateflow设计飞行模式及其切换机制,采用MATLAB/GUI接收驾驶员操作输入,并调用飞行动力学模型进行实时仿真.形成一个集模式设计、仿真和验证一体化的闭环平台,可用于民机飞行模式的设计和适航性分析.     

模型驱动的民机数字化制造工艺技术研究与实践

新一代涡桨支线民机正在构建以模型数据驱动、设计制造一体化为典型特征的全数字化研制体系。以模型为核心驱动制造工艺数据构建和传递的技术,正成为我国支线民机研制的新模式。详细介绍模型驱动的数字化制造技术特征和方法,阐述了某型国产民机制造业务模型和协同平台架构的内容,总结了模型驱动思想在国产民机数字化制造工艺技术应用过程中的具体实践内容和成效,对未来的应用趋势进行了展望。     

民机电传飞控系统故障检测与容错技术

现代民机广泛采用数字式电传飞控系统,它有利于飞机减重、飞行品质改善、飞机维护性改善等。民机电传飞控系统需满足严格的安全性与可用性要求,保证飞机取证与运营可靠性。故障检测与容错技术是实现高度安全可靠电传飞控系统的关键。该文阐述了已应用于现代民机的故障检测与容错技术,重点介绍了波音、空客公司故障检测与容错技术应用于民机设计的成功案例,对未来民机容错技术发展进行了探讨与展望。     

从国外民机重大研究计划看我国大型民机发展的关键技术

研制大型民机已被列入我国中长期发展规划.根据我国民机发展的实际情况,结合国外相关领域的发展规划,本文提出我国要实现大型民机的跨越式发展,需要重点突破的技术领域包括:高效气动设计技术和关键风洞试验技术,先进材料和结构技术,降低排放物污染技术,降噪技术,高安全性和可靠性设计技术,飞机系统技术等.在大型民机发展中,应始终以安全性、经济性、舒适性和环境保护为核心攻克各项关键技术.     

基于模型检查的民用飞机飞控系统安全性评估

在以大型民机为代表的安全关键系统研制中,系统复杂度的提升极大地降低了依赖设计人员经验的传统安全性评估手段的效率与有效性,并带来了反复迭代困难等问题,基于模型的安全性评估方法(MBSA)能够显著降低研制过程的分析复杂度,提高安全性评估的工作效率。民机系统安全性评估指南ARP 4761A中也增加了MBSA相关的安全性评估工作。阐述了利用有限状态机与时态逻辑构建形式化安全性模型,开展安全性评估的基本原理,详细的分析过程及定义安全属性的方法,并以某民用飞机为对象,建立飞控系统副翼控制功能的SMV形式化模型,定义了副翼控制功能的形式化安全性需求,给出了基于形式模型的安全性属性验证评估案例,证明了基于形式化方法的安全性评估在民机系统安全性工作中的可行性。     

民机CAD/CAE数据融合可视化

为提升民机设计质量以及设计评估效率,提出一种以民机仿真数据可视化引擎为基础,有效融合民机CAD数模的多学科数据融合可视化方法。首先,依靠主流CAD系统对STEP国际标准协议文件格式的支持,在通用的工程仿真数据可视化引擎上搭建解析读取STEP文件的接口,读入的设计数据与相关的仿真数据共同存放在可视化平台场景树结构内,显示于统一的场景;然后,凭借计算机集群并行渲染提高交互可视化帧率,便于工程人员与民机多学科数据实时交互。平台融合了CAD/CAE数据剖切、测量、流线提取等交互可视化分析功能,支持全尺寸立体VR显示,可在多通道沉浸式显示系统开展协同评估。通过相关案例展示与分析了民机多学科数据融合效果,验证了CAD/CAE数据融合可视化平台的可行性和有效性。     

基于火箭橇的无人机碰撞民用飞机试验技术研究

无人机碰撞民用飞机关键部位损伤程度的研究是民航领域关注的新型热点问题。本文首次提出采用 火箭橇试验评估无人机碰撞民用飞机的安全性。通过对碰撞速度、碰撞位置、无人机姿态、参数测量等进行研 究,设计碰撞技术方案,论述火箭橇的设计、弹道控制设计、强度校核和测试方案,并进行试验验证和仿真计算。 结果表明:本文设计的火箭橇碰撞试验方案是可行的,实现了单一弹道上的连续多点碰撞及多视角、全覆盖、高 稳定的全过程记录;可为后续开展同类碰撞试验提供必要的技术参考,所开展的多发次碰撞试验也为无人机碰 撞民用飞机的安全性评估提供了有效的试验数据。     

大型客机气动设计综述

中国大型客机研制过程中追求"三减，四性"：减阻、减重、减排，安全性、经济性、舒适性、环保性。中国大型客机采用翼下常规布局形式，放宽静稳定技术，发动机选用CFM公司Leapx-1C发动机，这对气动设计技术在工程适用性上提出了极高的要求。大型客机是中国第1架完全自主知识产权民用飞机，本文综述了其设计过程中采用的先进气动优化设计方法、CFD分析和充分的风洞试验验证，说明了超临界机翼设计、高效增升装置设计、飞机/发动机一体化设计、尾翼设计、翼梢小翼设计和部件精细化减阻设计技术，能实现大型客机的减阻应用设计。研究表明，中国大型客机在气动设计水平和设计方法上取得了一系列的进展和突破，实现了设计具有较强竞争力的先进民用飞机的目标。     

民机应急撤离实验与仿真研究进展

民机乘员的应急撤离是人-机-环境多系统耦合作用过程,涉及人员行为、客舱环境、灾害情况等复 杂因素,客舱布局、人员属性、应急措施等均对应急撤离过程及结果有显著影响。由于应急撤离与民机安全性 直接相关,运输类飞机适航标准规定44座以上的民用飞机需进行全尺寸应急撤离适航符合性演示试验,要求 在指定环境条件下于90s内完成撤离过程。本文梳理了适航标准对民机应急撤离的要求,对应急撤离实验研 究方法和数值仿真方法进行了总结归纳,并结合未来民机安全设计需求和相关技术的发展对应急撤离问题研 究的发展趋势进行了展望。     

民机首飞空速校准问题研究

中国商飞试飞中心，上海 201323) ： 民机首飞空速校准问题直接影响首飞安全，得到了相关从业者的普遍重视，然而系统性的研究多局限于各公司内部。通过对首飞空速校准的意义进行总结，对拖锥法、伴飞法和GPS四边法等常见的首飞空速校准的方法进行系统性介绍，并基于实际工作经验给出了针对空速校准，在首飞准备、首飞任务设计、首飞安全保障以及首飞机组训练等方面的建议。此外，针对国内民机首飞的实际特点，提出了一种改进的GPS空速校准方法，给出了改进的GPS空速校准法的具体试飞方法、数据处理方法，对该方法的误差来源进行了分析，并将该方法与其他传统方法进行了对比。结果表明，该方法不需要专门的试飞动作和测试改装，可以节省宝贵的首飞时间，同时大大降低实施的难度，可供其它民机型号首飞工作参考。     

民用飞机机轮最大刹车能量研究

机轮刹车装置是飞机起落架的重要组成部分,在地面减速过程中吸收飞机大部分动能,对飞机起降安全至关重要。 其中,最大刹车能量设计是刹车装置的关键参数之一,与机轮刹车装置的安全性和经济性紧密相关。 对民用飞机机轮刹车装置最大刹车能量的计算进行研究,按照适航规章相关要求,结合适航当局对刹车装置最大刹车能量计算的关注要点和飞机的设计构型,以某民用飞机为例,分析了机轮最大刹车能量计算中的影响因素,并通过计算对比该飞机在预定的不同使用场景与可能遇到的单个及多个故障叠加工况着陆时的刹车能量,确定该型飞机最大刹车能量出现在典型高原机场两个机轮刹车装置失效着陆工况,最大刹车能量为 32. 44 MJ,为飞机机轮刹车装置的设计提供关键参数。     

民用飞机LRU划分的双步迭代层次分析法

合理的航线可更换单元(LRU)划分可以有效提高民用飞机维修效率,避免飞机停场现象,保障民用飞 机安全可靠运行。在综合考虑民用飞机设计阶段及运营过程中多种因素影响的前提下,提出一种 LRU 划分方 法———双步迭代层次分析法(TSI-AHP)。梳理民用飞机设计阶段及运营阶段相关因素对 LRU 划分的影响; 将产品按照功能分解至最底层结构,将其作为研究对象,运用 TSI-AHP 确定民用飞机 LRU 划分方案;并以 ARJ21-700飞机起落架系统为例,运 用 所 提 方 法 实 现 其 LRU 划 分。结 果 表 明:基 于 TSI-AHP 的 民 用 飞 机 LRU 划分方法可有效实现 ARJ21-700飞机起落架系统的 LRU 划分;本文 LRU 划分项目与实际 LRU 项目基 本一致,验证了该方法的可行性和有效性,可为国产民用飞机 LRU 划分工作提供一种新思路。     

民机驾驶舱扬声器啸叫成因研究与抑制方法

民用飞机驾驶舱扬声器是一个电声换能器件,安装在飞机驾驶舱中,可将电信号转为声信号输出,并将声学功率辐射到驾驶舱。驾驶舱扬声器不仅能够为驾驶舱内的机组人员提供与客舱乘务人员以及塔台管制人员的通话语音,还能够提供飞行导航音、选呼音和告警音的发声。因此,驾驶舱扬声器是飞机上不可或缺的机载设备,为飞机的飞行安全提供了保障。驾驶舱扬声器产生的尖锐刺耳啸叫让人难以忍受,导致飞行机组无法听到其他声音,甚至无法使用语音通信系统,严重时会影响到飞行安全。指出驾驶舱扬声器"啸叫"的危害,分析啸叫的成因,并在此基础上探讨驾驶舱扬声器"啸叫"的抑制方法,为民机驾驶舱音频系统的防啸叫设计提供一定的参考依据。     

军机适航“安全性分析与评估”条款浅析及其工程实施途径探究

在当今的军机研制过程中,军方借鉴民机的适航管理方式力推适航性审查,以确保飞机的安全性水平.如何贯彻适航要求、如何将适航与安全性设计深度融合成为飞机研制单位亟待解决的问题.本文从飞机总体设计单位的角度,探究适航与安全的关系,对比适航工作与安全性工作的异同,并结合工程实际,对军用飞机研制过程中如何将适航与安全性管理、设计和评估工作有机结合、高效开展的方式方法提出了建议.有效避免了适航工作和安全性设计工作的不协调甚至相互矛盾情况的出现,可供军机承研单位参考.     

民用飞机防火系统适航审定技术分析与研究

火灾是影响运输类飞机安全运行的重要因素。飞机的防火系统为应急系统,通过对飞机的指定防护区进行探测、监控和报警并提供有效灭火,以保证飞机和机上人员的安全。鉴于此,防火系统与民用飞机的安全运行密切相关,也是适航条款要求的内容。旨在为民用飞机研制适航审定人员提供参考,同时也为防火系统适航审定工作提供相应的技术支撑。在分析民机防火系统功能要求和设计架构的基础上,依据中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准(CCAR-25-R4-2011)的相应条款要求,分析了飞机防火系统可接受的符合性方法及防火系统验证试验中可接受的判据,给出防火系统在适航审查中的技术交联与工作协调。针对防火系统所涉及的各项条款,为局方提供了适航审查工作需要关注的审定要素和评审要求。研究有助于支持民机防火系统的安全设计与适航验证。     

民用飞机无线航空电子内部通信网络技术综述

民用飞机内部航空电子通信技术由无线通信部分替代有线通信,可进一步降低飞机自重,增强飞机安全性,提升民用飞机运营经济性,将成为下一代民用飞机发展的重要技术。目前,该技术尚处于研究起步阶段,为了促进该技术的发展,本文在研究国内外相关文献的基础上,对当前的研究进行概括和总结,明确民用飞机无线航空电子内部通信( WAIC )网络的定义,概括了 WAIC 网络在国内外的研究现状,分析了 WAIC 网络的特点,介绍了 WAIC 网络架构、时间同步、网络管理及网络安全等关键技术,提出了基于软件无线电平台技术开展4.2~4.4GHz 无线通信节点硬件设计的技术路径,为后续研究奠定基础。