大型民用飞机电传飞控系统验证技术研究

随着国内民用飞机项目研制和型号不断发展,飞控系统采用了先进的高安全、高可靠的全时全权限电传技术,以提高系统综合性能,但同时也增加了电传飞控系统研发与验证的复杂度和风险。以世界上最成功的商业飞机之一——波音777飞机的飞控系统为研究对象,结合国内民机发展情况,进行深入分析和总结,提出了民用飞机飞控系统研发和验证过程模型,为国内民用飞机电传飞控系统的研发和验证提供有益的经验参考。     

基于主机厂-供应商模式下的民用飞机机载软件构型管理方案研究

机载软件,即安装在飞机上作为飞机型号设计组成部分的软件,其构型管理活动贯穿从研发、集成、试验,到批产直至交付客户整个飞机研制的生命周期。如何对不同架次、不同构型的机载软件进行构型控制,是民用飞机研制和取证过程中的一个重要环节。     

机翼结冰生命周期的数字孪生软件系统

飞机巡航中的机翼结冰情况是关系到飞行安全的重大实际问题之一,如果能够实时监测甚至根据环境提前预测机翼结冰过程和状况,对改进机翼防除冰设计、规避飞行危险都具有重大意义。数字孪生技术作为5G信息时代中新兴的技术,为物理过程的虚拟呈现提供了新的思路与解决方案、同时数字孪生技术结合人工智能等技术,同样可以应用于飞机巡航中机翼结冰物理过程,对实时监测与预测提供了新的技术保证。从数字孪生的角度出发,以机翼结冰神经网络模型为切入点,设计实现了一款基于数字孪生和人工智能技术的巡航中机翼结冰二维过程快速呈现软件系统。软件获取飞机巡航结冰参数与飞行参数,运行结果能够利用动态显示方式,呈现飞机巡航中机翼结冰全生命周期。     

民用飞机集成验证试验平台规划研究

在现代大型民用飞机的研发过程中,为了保证飞机的飞行安全,开展民用飞机地面模拟试验是飞机成功研制的重要保证。通过对飞机的试验需求进行分析,指出了全机级集成验证试验平台建设的原则,对铁鸟综合试验台、航电综合试验台和电源综合试验台的规划进行了说明。通过试验件互联、试验设备互联及试验接地技术,将不同的综合试验台连接起来,形成了全机级集成验证试验平台架构。     

民用飞机虚拟集成试验技术研究

民用飞机的传统试验测试验证工作面临诸多挑战,虚拟集成试验技术已经成为飞机系统试验与评价工作不可或缺的关键技术,是传统物理试验测试验证的有效补充。但当前我国民用飞机设计领域的虚拟集成试验技术发展并不成熟,提出虚拟集成试验技术应用设想,探讨虚拟集成试验技术在飞机研制过程的能力应用目标,从系统集成和功能应用的维度设想了全机虚拟集成试验整体框架组成,提出解决虚拟集成试验当前存在问题的关键技术,展望民用飞机虚拟集成试验技术的未来发展。     

协调用民用飞机数字样机完整性初步研究

数字样机技术已在民用飞机研制过程中起到越来越重要的作用,数字样机完整性是协调用数字样机的主要属性之一,用于描述数字样机设计结果的完备程度。在数字样机研制过程中,数字样机的完整性确保了开展基于数字样机的协调、检查与验证工作的有效性;同时完整性对于减少后续设计更改也有着重要意义。在建模规则、协调流程、管理制度等方面提炼与总结了提升数字样机完整性的几个关键因素及实施方法,对于协调用民用飞机数字样机的研制有一定的指导价值。     

民用飞机数字样机建模与仿真技术初步研究

自20世纪90年代以来,民用飞机的研制手段有了质的提升,基于数字样机的产品开发模式成为了主流,数字样机建模与仿真技术对于民用飞机研制的支撑作用开始显现。同时,基于飞机研制的需求,数字样机建模与仿真技术也取得了显著的进步,在飞机上的应用也得到不断的延伸与拓展。讨论并梳理了数字样机的建模与仿真在飞机研制过程的设计流程与关键技术,对民机数字样机的研制有一定的参考价值。     

基于数字孪生技术的准确度检测平台开发及应用

面向飞机结构件高精密和智能化准确度检测的需求,采用数字孪生方法及关键技术,以Unity 3D作为平台开发环境,通过搭建数字化模型,结合传感技术和物联网技术,开发了基于数字孪生技术的飞机结构件准确度检测平台,即DT-MEAS数字孪生平台。为数字孪生技术在航空制造业的应用提供了新的模式与方法。     

数字孪生模型在产品构型管理中应用探讨

针对MBD技术的深层次应用,论述了数字线和数字孪生定义的概念和应用,指出数字线和数字孪生模型技术实施的重点和核心问题。指明全三维产品研制模式下对产品构型管理的新需求,探讨了基于数字孪生模型的产品构型管理方法和包含产品构型信息的产品数字孪生模型本体表达,为全三维研制模式下的产品构型管理提供了可行的技术解决方案。     

基于数字孪生的飞机起落架健康管理技术

针对飞机起落架系统，传统健康管理方式存在知识不完备、数据不平衡和模型固化等问题，开展了数字孪生驱动的健康管理技术研究，提出以自更新模型为基础实现故障诊断与预测的数字孪生健康管理框架。从起落架系统物理和行为2个维度建立孪生模型来实现真实系统的数字映射，依托强化学习算法实现数字孪生模型参数的更新，确保孪生模型实时跟踪和反映实体健康状态，并以此为基础设计基于事件的故障诊断和基于粒子滤波的故障预测方案。以起落架收放系统为例完成实验验证，与传统方法相比，本文方法在实时性、准确性和鲁棒性方面表现更优。     

民用飞机工程模拟器设计与研制的关键技术研究

民用飞机在设计研制过程中广泛使用了工程模拟器辅助进行设计、分析、评估和优化。工程模拟器的设计研制过程是跟随型号飞机的设计研制过程推进的,其总体设计、仿真模型建立、数据包开发、系统集成以及逼真度评定等都是设计研制过程中的难点和重点,本文对此进行分析与说明。     

基于数字孪生的智能脉动管控

为提升飞机总装脉动生产线智能化水平,开展了基于数字孪生的智能脉动管控研究。基于数字孪生五维模型理论构建了飞机总装脉动生产线数字孪生应用架构,从反应式计划调度、物流精准配送、智能作业指导、产线健康监视、资源迭代优化配置5个方面开展了技术研究,为复杂产品装配的智能制造应用提供参考。     

飞机结构数字孪生关键建模仿真技术

飞机结构安全性设计思想经历了从静强度设计、安全寿命设计、损伤容限与耐久性设计到单机追踪的演变,未来有进一步向结构数字孪生的方向发展的趋势。飞机结构数字孪生是数字线程驱动的,多学科、多物理、多尺度、多保真度、多概率的模拟仿真系统,采用在线传感器监测、离线地面检查、飞机运行历史等多源数据,反映并预测对应飞机结构实体在全寿命周期内的行为和性能,有望革新现有的飞机结构使用和维护模式。面向疲劳寿命管理,提出飞机结构数字孪生的5项关键建模仿真技术,分别是载荷和损伤的数据获取技术、多尺度建模和力学分析技术、含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术、基于降阶的数字孪生高效建模技术和考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术,并详细探讨这五项关键技术的研究现状与发展方向,为飞机结构数字孪生的系统研究与工程应用提供参考。     

征稿启事

正《民用飞机设计与研究》期刊是由中国商用飞机有限责任公司主管,上海飞机设计研究院主办的一份全国公开发行的综合性科技刊物,主要报道国内外民用飞机产品、设计、技术、材料及工艺等最新水平和发展动向,刊登国内外民用飞机研发技术以及有关民用飞试验、试飞、适航、市场预测、维护等各方面的科技论文。伴随我国民机事业不断发展,型号项目稳步推进,在型号研制、市场拓展的前路上,有我们携手共进,与更多民机研制相关的、高素质的、稳定的作者和读者共同成长。为聚焦民机航空领域的技术创新、关注民机航空领域的前沿研究、促进民机航空行业科技成果的交流,     

民用飞机验证类试验/试飞中构型差异管理策略研究

在民用飞机研发过程中,构型差异管理是适航验证类试验/试飞过程中进行的必要动作,用以评估当前设计构型能否满足试验/试飞进行的要求以及试验/试飞的适航代表性。从单机设计构型要求、适航验证类试验/试飞要求、型号设计构型、单机设计构型以及实物状态的角度出发,分析了适航验证类试验前后飞机的各类构型差异,并提出了构型差异管理模型。     

研制保证等级分配原则及应用研究

研制保证等级是有效降低现代民用飞机研制错误的重要技术。本文通过对ARP 4754A的研究,介绍了研制保证等级的基本概念和分配原则。同时,结合某民用飞机型号研制保证等级分配的实际工程经验,对设计中所遇到的问题进行了探讨和总结,为飞机设计提供参考。     

基于成本的民用飞机可靠性与安全性一体化设计

民用飞机的直接使用费用与飞机的设计方案及设计参数直接相关,是民用飞机经济性设计中考虑的主要因素。可靠性和安全性是民用飞机产品的固有属性,是保障飞机使用安全的前提条件,其参数化设计被视为制约飞机效费比的重要因素。为提高民用飞机经济性在民航市场中的竞争力,在初始设计阶段,以系统工程的观点,综合考虑可靠性、安全性和成本之间的联系,提出基于成本的可靠性与安全性一体化设计思想,建立以可靠性、安全性最优为目标,飞机成本、飞机各性能参数为约束的优化模型;提出基于成本的民用飞机可靠性与安全性一体化设计与验证流程,并通过案例进行验证。本文所提设计策略可为我国新一代大型民用客机研制提供技术支撑。     

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。     

数字孪生及其在航空航天中的应用

数字孪生已引起国内外的广泛重视，可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报，从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相比一般的模拟模型，具有集中性、动态性和完整性的突出特点。数字孪生的发展需要复杂系统建模、传感与监测、大数据、动态数据驱动分析与决策和数字孪生软件平台技术的支撑。在航空航天领域，数字孪生可应用于飞行器的设计研发、制造装配和运行维护。重点讨论了应用机身数字孪生进行寿命预测与维护决策的案例，相比于周期性维护，具有检修次数更少、维护成本更低的优势。最后，给出了数字孪生在空间站、可重复使用飞船的地面伴飞系统中的初步应用框架。     

民用飞机全寿命周期成本及经济性设计研究

总结了民用飞机全寿命周期成本研究方法,对民机型号研制中通常采用的成本估算方法和软件工具进行了介绍。在此基础上,一方面从民机运营经济性的角度对不同市场条件下的计算分析模型进行了对比,指出发展更可靠的直接维修成本（DMC）模型的必要性;另一方面,从民机研制的角度,通过将经济性分析模块有机融入传统飞机设计流程,提出面向经济性设计的总体思路,为实现民用飞机的多学科设计提供了基础。