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。     

新型五轴并联机床虚拟样机参数化实体建模设计

介绍了一种新型5自由度完全并联机床,该机床具有5个驱动分支和1个约束分支,可以实现三维移动和二维转动。根据该并联机床概念模型,对其总体布局、结构部件的参数化实体建模设计和装配体过程进行了研究。设计完成的虚拟样机参数化实体模型结构合理,外形逼真,可以直接用于工程分析和设计优化,为真实机床的研制提供了有效的手段。     

基于Gem5的性能数字样机系统

面对当今复杂多变的国际环境,数字工程作为确保国防安全的重要工程,其战略高度不断提升。作为数字化技术的集大成者,数字工程在国防装备的设计、生产和制造中占据着举足轻重的地位,决定装备研制的成败。面对机载领域中基于物理实际硬件的仿真验证平台已无法紧跟飞速迭代的智能算法和不断涌现的新型加速器,以及滞后的功能、性能验证和固定的硬件组成对平台的扩展性和灵活性造成束缚的问题。设计并实现了一种基于Gem5的性能数字样机系统,能够缩短机载计算平台设计、研制周期,提前评估系统性能、分析定位潜在的软硬件瓶颈,达到减低研制风险、提高研制效率的目的。     

双通道光纤陀螺捷联惯导的设计与实现

针对光纤陀螺惯导精度和动态性能相互矛盾的问题,从实际应用需求出发,提出了一种高精度和大量程的双通道光纤陀螺捷联惯导系统.介绍了设计的基本原理和系统组成,并详细阐述了大小光纤陀螺设计、双通道加速度计设计和软件算法设计等关键技术,最后研制了一套原理样机.通过系统级标定试验、量程和陀螺精度试验、高动态振动环境试验和动态跑车试验等对样机进行验证,结果表明该技术方案具有可行性,为其他光纤陀螺惯导系统提供了新的设计思路.     

基于PD控制的仿昆虫扑翼样机研制

仿昆虫微型扑翼飞行器（FW-MAN）可以模仿昆虫悬停、垂直起飞以及侧飞等飞行姿态，从而适应复杂多障碍环境，具有广阔的应用前景。成功设计研制了一款重23.8 g，翼展18 cm，扑动幅值180°，扑动频率可达22 Hz的可垂直起飞的仿昆虫微型扑翼飞行器。采用曲柄摇杆与滑轮的组合机构作为样机扑动机构以解决原有样机扑动方案存在高摩擦及结构复杂等问题，样机翅翼设计为具有扭转角度的柔性翅翼从而使样机具有更高的气动效率。考虑到现有的姿态调节机制存在增加机构复杂度问题，基于翅翼扭转的姿态调节机制，设计了相应的控制调节机构，并搭建了样机气动力测量平台和姿态调节平台。气动升力与姿态力矩测量结果表明，样机翅翼可提供足够升力，姿态调节机制具有可行性。在此基础上，选取PD （Proportional Differential）控制律作为样机控制方式，为解决参数调定耗时及直接试飞样机不易观察控制效果问题，基于姿态调节平台获取了初始控制参数，然后对样机进行了多次试飞实验，并多次调定参数，最终实现了样机稳定垂直起飞。     

飞行模拟器运动系统虚拟样机的联合建模研究

针对传统的数学建模方法在对飞行模拟器运动系统——液压驱动Stewart平台进行动力学建模的过程中存在建模过程相对复杂、 仿真无法提供可视化信息等缺点,提出采用ADAMS和Matlab/Simulink联合建模的方法,建立了液压驱动Stewart平台的虚拟样机.通过研究与仿真分析,并与真实的Stewart平台进行实验对比,结果表明,虚拟样机在动力学性能方面与真实的液压驱动Stewart平台相比具有很高的相似性,可代替一般的数学模型,为液压驱动Stewart平台的研究和研制提供理论上的指导和验证,同时也证明了联合建模方法的正确性和有效性.     

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。     

全尺寸金属样机研制的质量控制

概述了研制全尺寸金属样机的目的；样机的要求；样机的质量控制原则：设计质量控制，试制质量控制，交接质量控制，总装质量控制以及全机的评审验收     

飞机数字样机研制规范化解决方案

结合飞机设计制造的需要 ,讨论了数字样机的定义和功能 ,从飞机研制的全生命周期过程提出了飞机数字样机的三级四类分类方法及相互关系 ;提出了飞机数字样机研制过程中规范化解决方案的构架 ;从构建、应用和管理 3方面阐述了飞机数字样机研制中的通用规范要求     

中国首架飞机电子样机问世--飞机研制无纸设计技术应用简况

西安飞机设计研究所在中国飞机研制中率先采用并行工程和无纸设计技术，首次在中国设计了飞机全机规模电子样机。为我国航空行业由传统的飞机研制模式向飞机数字化设计制造的现代化飞机研制模式的转变做出了贡献。     

金属丝网-油液介质耦合减振器动态特性试验与建模研究

 基于电子信息设备振冲防护中抗大冲击并兼顾衰减振动要求,通过巧妙地结合金属丝网阻尼元件和油阻尼介质及橡胶元件和金属弹性元件设计了结构微小的原理试验样机;该样机适合航空应用;样机的多参数匹配试验研究表明该耦合减振器具有强非线性动态特征,在此基础上结合理论分析形成复合建模方法建立了原理样机非线性动态特性模型,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础;研究表明该耦合减振器性能优越并具有良好的设计可控性,建模方法可以应用于其它减振器件研究和设计。     

整体式固体火箭冲压发动机研制

概要介绍了我国第一种整体式固体火箭冲压发动机试验研究样机的研制,讨论了样机地面试验研究和飞行试验研究两大阶段中,整机（含主级和助推级）各部件及分系统的设计,试制和试验工作,样机结合合理,主级比冲比国外同类型号导弹发动机有较大提高,助推级综合性能和热防护也优于后者。     

应用于自动航行器的低成本自主式导航系统

本文描述了一种自主式导航样机的研究和原理，应用此样机可以通过车载上的几个传感器得到了测量数据计算出汽车的位置和轨迹。所研制系统的实在于它的自主性和低成本。导航样机包括一个里程计，一个磁罗盘和一个惯性罗盘。     

武器系统虚拟样机设计环境

根据当前武器系统设计的需要,对武器系统虚拟样机设计环境进行了讨论。首先介绍了虚拟样机（ＶＰ）研究的背景及其在武器系统设计中的意义。然后重点探讨了虚拟样机以及虚拟样机设计环境的概念,并对武器系统虚拟样机设计环境的系统结构以虚拟样机建模和虚拟实验进行了详细介绍,提出了旨在面向大型复杂武器系统的虚拟样机及设计环境的研究与开发思路。     

一种新型舱外救援装置位姿控制系统方案地面试验验证

针对舱外航天服机动救援装置不够灵活和容易操作的问题,提出了一种救援绳索加寻的飞行器的组合救援方案,并以DSP为核心控制器、微推力器和反作用飞轮为主要执行机构,设计了作为该方案核心的位姿控制系统。研制了该位姿控制系统原理样机,针对方案的准确性及稳定性,采用基于模型的设计方法,在气浮平台上验证了原理样机的位姿控制性能。结果表明,样机姿态精度优于±1°,能够实现对正弦角度曲线的跟踪;位置控制精度优于±50 mm,在近距离目标逼近任务中,微推力器工作压力为0.7 MPa时样机逼近时间最短。救援装置位姿控制效果准确稳定,对我国舱外救援装置的研制有一定参考价值。     

飞机研制与促销的重要工具—样机

样机是飞机研制和促销过程中的重要工具。本文综合介绍了样机的特点，及其在飞机研制、生产和销售过程中的作用。     

数字化环境下军用飞机维修性同步设计技术研究

针对军用飞机数字化设计手段变革带来方法和手段不足问题,对数字化设计环境下维修性同步设计技术进行了探讨,给出了在军用飞机研制各阶段,相应开展产品维修性设计要求确定,产品维修性设计约束确定,基于IPT工作模式的维修性协调、分析,基于电子样机维修性设计核查的流程和方法。结合飞机的数字化研制,对研究成果进行了广泛的工程应用,实践结果表明建立的流程和评价方法是适用的、合理的、可行的。     

大涵道比涡扇发动机试飞平台动力装置系统设计

为满足大涵道比涡扇发动机试飞平台研制需要,开展了基于试飞平台的动力装置系统设计。主要包括发动机安装系统、地面配套补加工、发动机舱通风冷却、发动机供回油系统、火警探测及灭火系统等分系统设计。设计中采用了全三维电子样机设计,采用了流体仿真计算技术对分系统性能进行了优化。通过地面调试及飞行试验表明系统工作可靠,满足性能指标要求。该设计方法可以为以后类似系统设计提供参考。     

单兵自主导航技术研究

针对美国MicroPNT计划中的单兵导航技术开展了理论分析、样机研制及试验工作,设计了单兵导航技术的基本原理、系统组成和基本算法,分析了室内作业的定位和指挥需求,分析了影响系统实现和定位精度的关键因素,研制了原理样机并开展了导航试验,结果表明：采用微机电惯导系统+零速修正的方案来实现单兵导航的方案是可行的;以目前微机电惯性仪表的性能水平,有望实现100米/小时的定位精度;随着微型惯性仪表性能的提高,有望在5-10年内实现定位精度10米/天的单兵自主导航系统。     

0．66m直径对旋式轴流风机的设计和性能估算

对旋式轴流风机具有压力增益大、效率高、结构简单和轴向尺寸小等优点，但目前还缺乏现成的设计方法可供借鉴，为此笔者提出了一个可行的设计思路及方法，即按照常规单级后扭型和预扭型风机，分别设计对旋式风机的前后两级桨叶，然后修正它们之间的相互干扰。给出了这种 方法的要点。讨论了两级桨叶的负载分配和前后桨叶各参数这间的关系。根据前后两级桨叶绕流过程的不同，重点考虑了它们之间的相互干扰，提出修正干扰的方法。进行风机性能估算，对缩短研制周期、及时修改设计参数、提高设计水平都是很有益的。样机试验表明，风机的设计和性能估算都是成功的。