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。     

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.     

基于模型的系统工程(MBSE)应用于飞机概念设计探讨

通过分析目前飞机概念设计中存在的问题和设计需求,引入基于模型的系统工程(MBSE),并根据归纳MBSE的流程、实现方法和应用特点,分析了MBSE解决飞机概念设计问题的技术可行性,并指出了MBSE的发展趋势及其应用在技术、管理和思想等方面的诸多挑战。     

基于模型的飞机系统架构设计综述

从飞机系统架构设计的必要性、系统架构的建模和分析过程、支持架构建模分析的MBSE方法论、架构建模语言、架构建模工具、面向全机系统架构的协同设计和联合建模仿真等角度出发,对飞机系统架构设计相关的基础内容进行了全方位的综述,并提出了初步的飞机系统架构设计思想及其落实途径。     

支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现

针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.     

MBSE在航空飞行控制系统的应用研究

随着现代飞机系统的复杂性不断增长,传统的开发方法在管理和维护方面变得越来越具有挑战性。MBSE为系统工程提供了一个全面和集成的方法,增强了整个开发过程中通信、协作和可追溯性。首先,对航空飞控系统研发过程在当前系统工程实践进行了评估,阐述了传统开发方式的不足和MBSE的核心原则和优点,以及在实现中常用的工具和方法。然后,展示了MBSE如何在飞行控制系统研发时使用模型来支持复杂系统的规范、设计、分析、验证和确认的过程。最后,我们展望了未来的研究方向,包括先进的MBSE工具和方法的发展,MBSE结合敏捷的开发前景,以及提高MBSE实践的互操作性和标准化的需求。本文为航空工业专业人员、系统工程师和对利用MBSE方法路和工具来改进飞行控制系统的设计、开发和性能感兴趣的研究人员提供资源和解决思路。     

基于模型的系统工程技术探析

介绍了基于模型的系统工程(MBSE)技术基本概念,结合飞机研制过程,分析了MBSE技术的实施方法,详细阐述了MBSE技术的需求定义、功能分析、逻辑设计、物理设计以及测试、集成和验证的数字化设计与验证流程。     

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。     

Siemens PLM Software LMS Imagine.Lab航空VIA解决方案在工程实践中的应用

<正>航空VIA实施目的随着基于模型的系统工程(MBSE)在工程和设计领域的推进,被广泛证明对改善复杂产品的研发模式有显著作用。在MBSE这个概念提出之前,绝大部分产品研发的思路是基于原型机或基于实物,这种研发模式的最大缺点在于,样机成型表明已经进入到设计后期,如果此时修改样机,局限性非常大;而且,这种验证是靠试错的方法进行的,效率非常低,无形中延长了研发周期。而VIA是MBSE在飞机系统上应用的     

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。     

基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。     

基于RFLP模型的飞机复杂系统总装工艺流程设计

从新一代飞机复杂系统的典型特点、飞机研制集成验证需求以及飞机总装工艺流程设计的挑战出发,通过系统工程中验证与评估(Verification&Validation)的方法构建了飞机系统产品设计与工艺设计的统一模型,并进一步提出了使用系统工程RFLP(Requirements–Functional–Logical–Physical,需求–功能–逻辑–物理)模型来支持总装工艺设计的方法,实现了飞机系统间交联设计信息与总装工序工作间的双向传递。对该方法进行初步的案例应用,在工艺早期概念设计阶段论证了其可行性。     

基于模型的飞机地面减速系统架构设计方法

地面减速功能在飞机上的实现涉及多个系统,其综合系统架构具有很高的复杂性,多系统间的接口数量巨大且接口形式多样,多系统间的动态协同工作逻辑比较复杂。为了应对这种复杂性,提出了基于模型的系统架构设计方法,将SysML建模语言和面向对象的建模思想应用到飞机地面减速系统的架构设计和行为分析中,可以实现系统架构元素的统一定义和分解,以及多系统集成架构的统一接口定义和分析,同时可以实现系统静态架构和动态行为的协同设计;搭建了飞机级和系统级的架构模型和行为模型,实现了地面减速综合功能的分析和多系统集成架构的设计。实践表明,基于SysML的飞机地面减速综合系统架构设计方法可以有效应对多系统集成设计的复杂性,并提升集成设计的效率和质量。     

基于MBSE方法的全自动着舰系统（ACLS）安全性分析方法研究

鉴于舰载机着舰安全性问题是舰载机设计需要解决的关键问题，通过引入基于模型的系统工程（MBSE）研发模式，同时结合国际先进飞机研发及安全性分析标准，开展全自动着舰系统（Automatic Carrier Landing System ACLS）安全性分析与评估研究及实践，使得装备设计技术过程规范化大大提高，保证了安全性设计过程中的关联性及可追溯性。     

基于系统工程模型的飞机总装数字化集成工艺设计方法浅析

飞机总装流程是一个产品逐步安装、系统逐步集成、功能分级试验的过程,涉及到多学科、多专业单点技术的综合应用,其关键设计技术为数字化集成工艺设计技术。根据飞机全生命周期管理对总装数字化的需求,结合前期数字化工艺设计的工程经验,试图采用系统工程模型的统一方法论将工艺设计技术、技术管理方法与多点技术应用进行有效集成,实现飞机总装的数字化敏捷制造,为数字化环境下的飞机总装提供支撑。     

基于多视角的民机正向设计建模方法

针对民机正向设计中存在的建模对象复杂耦合程度高、建模理论支撑不足、利益相关方需求缺乏模型描述等问题,提出了基于多视角的民机正向设计建模方法。首先,通过分析民机正向设计流程和基于模型的系统工程（MBSE）方法论,明确民机正向设计自顶向下的映射和关联关系;然后,引入多视角对民机设计流程进行多方位解耦与描述,分析各视角下的建模元素及其逻辑关系,将设计领域知识流与各视角下建模流程相结合,通过建模语言SysML对多个视角下的民机正向设计模型进行抽象建模描述;最后,通过舱压控制系统建模实例验证了本方法能够有效契合民用飞机系统的设计。     

商用涡扇发动机推力控制故障处置功能解析

针对运输类飞机对动力装置必须确认任何单一失效或故障及可能的失效组合都不会危及飞机安全飞行的适航要求,经工程研究和飞机运营经验证明,原有的通过安全性分析以及申请豁免来表明设计符合性的验证方法存在不足,为了保障飞机飞行的安全性,可增加推力控制故障处置(TCMA)系统。以B787飞机配装的GEnx发动机TCMA系统为研究对象,采用系统工程的方法研究和分析了该系统的安全性需求来源、符合性验证方法及其演进、TCM事件危害、TCMA系统架构和系统功能,其中包括事件侦测、处置逻辑、激活功能监控与内部自检BIT等功能。分析结果表明:TCMA系统是1个集成的智能控制系统,在TCM事件发生后无需飞机机组人员干预,能够自动处置并保障飞机的飞行安全。     

基于Harmony-SE的电动舵机参数描述及余度设计

随着系统工程的思想越来越多地被应用到飞控系统及其子系统设计中,电动舵机系统成为了系统工程设计的重点研究对象。基于模型的系统工程(MBSE)方法是系统工程未来的发展方向。在此采用Harmony-SE建模方法,对电动舵机的性能参数以及余度进行描述与设计进行研究。阐述了进行参数描述及余度设计所需要的基础,介绍了harmony-se中可以用于参数描述及余度设计的相关结构与属性,最后结合某研究所提出的电动舵机需求,进行了参数描述及余度设计。通过模型的执行一定程度上验证了设计的正确性。     

飞机抢修性设计过程的模型研究

从系统工程的角度出发,对飞机抢修性设计的基本过程进行深入研究,建立了飞机抢修性设计过程的总体规划理论模型,即8D总体规划模型,并对模型内容进行了详细地分析。最后,以某战斗机飞行操纵系统操纵面的抢修性设计为例,简要说明了飞机抢修性设计的实现过程,为飞机抢修性设计活动的开展探索了一条新路。     

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。