基于多目标优化的运输机任务设备配置研究

为得到合理的任务设备配置比例,对运输机任务设备配置进行优化。军用运输机可执行多种任务类型,需要配置不同的任务设备以实现货舱构型的转换。任务设备的配置比例应兼顾任务成功率、经济性和利用率等多目标要求。为此,以小规模运输机队为研究对象,给出了任务设备配置目标优化原则和边界条件,建立了配置模型,运用线性加权和法进行求解,并进行了模型灵敏度分析和偏差分析,得出了各任务设备的最佳配置比例,可解决小规模运输机队的任务设备配置问题。实例证明了配置结果的有效性。     

航母舰载机装备体系及指标论证方法

针对航母舰载机装备体系及指标论证的强体系和强舰载约束特征,以及多机种一体化保障要求高等特点,提出了基于模糊关系变换理论的体系论证方法,建立各型舰载机装备需求与任务需求之间的关系,结合航母编队作战使用特点以及航母甲板/机库空间尺寸约束进行迭代优化,构建舰载机体系结构和典型配置方案。同时,提出了基于舰载机作业流程仿真和舰载约束条件下的指标论证与优化方法,凸显编队体系作战、舰机适配性、海洋环境适应等特殊约束要素,形成系统科学的舰载机战术技术指标体系。在此基础上,构建了面向专家群决策的论证支持系统,并介绍了该系统的基本框架和运用流程。     

民用飞机铰链运动机构维修间隔制定研究

铰链机构是民用飞机中一种被广泛采用的运动机构,其维修间隔的合理制定对于保障飞机安全、经济运营起到重要作用。通过对 MSG-3、适航条款和国家军用标准中相关内容以及维修间隔的影响因素进行详细分析,提出民用飞机铰链机构维修间隔的制定流程,并以某型飞机襟翼铰链机构维修间隔制定为例进行验证。结果表明：本文提出的制定流程可行,为飞机铰链机构的维修间隔和维修大纲的合理制定提供了依据;该铰链机构的偶然损伤和环境损伤的检查门槛值、重复检查间隔均为 5 个日历年,疲劳损伤的检查门槛值为 24 000 fh,重复检查间隔为 14 400 fh。     

民用飞机航材预测与配置管理技术综述

航材作为综合后勤保障(ILS)的物资基础,其科学的预测与合理的配置是有效保障民用飞机安全经济 运行的前提。为了使利益攸关方(制造商、运营商、维修商等)实现共赢,本文针对现有民用飞机航材预测与配 置管理技术进行研究,并探讨其发展趋势。首先,介绍了民用飞机航材预测技术的研究现状;然后,论述了民用 飞机航材配置管理技术的研究现状;最后,在总结现有关于航材预测与配置理论和方法的优势与不足的基础 上,对民用飞机航材预测与配置管理技术的发展进行了趋势分析,为国产民用飞机航材综合管理提供参考,进 而提升民用飞机维修保障体系的完善程度。     

A cost driven predictive maintenance policy for structural airframe maintenance

Airframe maintenance is traditionally performed at scheduled maintenance stops.The decision to repair a fuselage panel is based on a fixed crack size threshold,which allows to ensure the aircraft safety until the next scheduled maintenance stop.With progress in sensor technology and data processing techniques,structural health monitoring (SHM) systems are increasingly being considered in the aviation industry.SHM systems track the aircraft health state continuously,lead ing to the possibility of planning maintenance based on an actual state of aircraft rather than on a fixed schedule.This paper builds upon a model-based prognostics framework that the authors developed in their previous work,which couples the Extended Kalman filter (EKF) with a first order perturbation (FOP) method.By using the information given by this prognostics method,a novel cost driven predictive maintenance (CDPM) policy is proposed,which ensures the aircraft safety while minimizing the maintenance cost.The proposed policy is formally derived based on the trade-off between probabilities of occurrence of scheduled and unscheduled maintenance.A numerical case study simulating the maintenance process of an entire fleet of aircrafts is imple mented.Under the condition of assuring the same safety level,the CDPM is compared in terms of cost with two other maintenance policies:scheduled maintenance and threshold based SHM maintenance.The comparison results show CDPM could lead to significant cost savings.     

A data-driven health indicator extraction method for aircraft air conditioning system health monitoring

Prognostics and Health Management (PHM) has become a very important tool in modern commercial aircraft. Considering limited built-in sensing devices on the legacy aircraft model, one of the challenges for airborne system health monitoring is to find an appropriate health indicator that is highly related to the actual degradation state of the system. This paper proposed a novel health indicator extraction method based on the available sensor parameters for the health monitoring of Air Conditioning System (ACS) of a legacy commercial aircraft model. Firstly, a specific Airplane Condition Monitoring System (ACMS) report for ACS health monitoring is defined. Then a non-parametric modeling technique is adopted to calculate the health indicator based on the raw ACMS report data. The proposed method is validated on a single-aisle commercial aircraft widely used for short and medium-haul routes, using more than 6000 ACMS reports collected from a fleet of aircraft during one year. The case study result shows that the proposed health indicator can effectively characterize the degradation state of the ACS, which can provide valuable information for proactive maintenance plan in advance.     

基于遗传算法的飞机维修拆卸/装配序列规划研究

飞机维修拆卸/装配序列规划是整个飞机产品维修作业的重要组成部分,同时也是飞机远程诊断与远程维修的重要研究内容。针对飞机维修过程中拆卸/装配序列规划问题的特点和要求,本文从维修产品的拆卸/装配过程稳定性、拆卸/装配方向和拆卸/装配工具的改变次数三个方面来设置目标函数,解决了零件数量大的产品规划计算效率不高且没有考虑产品的维修过程稳定性问题。本文开发出了基于遗传算法的飞机维修拆卸/装配序列规划系统,并结合具体产品进行了验证。     

民用飞机运行风险评估方法

对民用飞机进行风险评估是十分必要的,为了降低民用飞机的运行风险,通过分析民用飞机运行风险研究现状,对于单机,给出故障模式影响分析方法(FMEA)和故障树分析方法(FTA)相结合的单机风险评估方法;对于机队,首先,通过维修计划,利用民用飞机历史运行数据估算风险暴露次数;然后,在浴盆曲线的偶然失效期和耗损失效期分别建立风险计算模型和未纠正机队风险分析方法,并通过实际算例,获得机队风险变化趋势及面临的风险值.对上述方法进行分析归纳,给出了三种降低运行风险的改进方向,有效降低了民用飞机的运行风险.     

基于粒子群优化算法的飞机维修计划编制优化

针对国内航空公司的维修生产管理,分析了维修计划的编制流程,建立了相应的整数规划数学模型,该模型采用维修停场损失、维修加班费用和维修外包费用的和作为目标函数,可用于混合机型机队的定检维修计划的制定。同时分析研究了粒子群优化算法,并采用该算法对模型进行求解。数据仿真结果表明,建立的模型和求解算法切实可行。     

飞机故障的运行后果及成本分析方法

系统故障的运行后果分析技术是飞机运行可靠性分析的重要分支,可为维修任务的成本效益分析提供有力支撑。为了研究飞机系统故障对运行后果及成本的影响,从系统故障运行后果的相关性分析入手,首先,梳理飞机系统故障类型和放行情况对运行后果的影响;然后,结合航线维修现行做法及事件树思想提出一种支持评估飞机系统故障的运行后果及其相关成本的方法,建立基于飞机系统故障的运行后果与成本评估模型;最后,以某型号飞机燃油系统为例,验证所提方法的可行性和适用性。结果表明：本文所提方法合理有效,可为评估故障运行后果提供支持,为飞机的设计、运行和维护提供一定的参考。     

大型水陆两栖飞机特殊任务模式对总体设计的挑战

面向森林灭火和水上救援任务设计的大型水陆两栖飞机，由于其特殊的任务模式，给设计工作带来了许多全新的挑战。首先，分析了国内森林灭火和水上救援的需求，并介绍了对应的任务模式。然后，总结了在型号研制过程中不同于常规飞机的特殊设计和相应的解决方法，具体包括：以国内供应商为主体的构型管理体系的建立、气水动一体化设计、全新的起落架布局设计、任务系统集成和效能评估、驾驶舱集成设计、设备布置和腐蚀防护设计。最后，提出了在适航审定和集成应用方面仍需重点关注的4个研究方向。     

Aircraft air conditioning system health state estimation and prediction for predictive maintenance

The vast potential of system health monitoring and condition based maintenance on modern commercial aircraft is being realized through the innovative use of Airplane Condition Monitoring System (ACMS) data. However there are few methods addressing the issues of failure prognostics and predictive maintenance for commercial aircraft Air Conditioning System (ACS). This study developed a Bayesian failure prognostics approach using ACMS data for predictive maintenance of ACS. First, a health index characterizing the ACS health state is inferred from a multiple sensor signals using a data driven method. Then a dynamic linear model is proposed to describe the degradation process for failure prognostics. Bayesian inference formulas are carried out for degradation estimation and prediction. The developed approach is applied on a passenger aircraft fleet with ACMS data recorded for one year. The analysis of the case study shows that the developed method can produce satisfactory prognostics results, where all the ACS failure precursors are identified in advance, and the relative errors for the failure time prediction made when just entering the degradation warning stage are less than 8%. This would allow operators to proactively plan future maintenance.     

基于深度图推理的卫星背板部件检测方法

在轨加注是一种典型的在轨服务操作,它对于降低空间运输成本和任务风险起着重要的作用,视觉感知系统可以感知操作任务周围环境并提供给控制系统。目前在轨加注依赖于人,在人员监控下完成或通过遥操作完成,缺乏自主性。本文围绕未来高自主性的基于深度强化学习的在轨加注方法,对基于深度学习的视觉感知方法展开了研究,针对基于深度学习的方法对相似实例的检测存在精确率低、对光照变化敏感等缺点,提出了基于深度图推理的卫星背板部件检测方法。提出的方法可以有效地检测复杂形状的目标,不依赖于手工设计的特征;提高了复杂光照环境下部件的检测正确率;可以有效区分外形相似的不同部件;其有效性在数学仿真和物理仿真中均得到了验证。     

基于MAS的舰载机动态调度模型

基于多主体系统(MAS)技术研究了充分考虑舰载机故障与维修影响的实时动态调度模型.通过系统分析舰载机的基本作业流程,建立了3层混合控制的柔性模型架构.充分考虑故障等系统扰动的影响,提出基于合同网协议(CNP)的两级交互协同机制提高主体(Agent)问的协商效率,并尽可能消除重调度的影响.给出Agent个体的抽象原则以及开放性式内部结构.深入探讨了基于MAS的舰载机动态调度的基本算法.最后,选取舰载机的典型任务,在特定舰载机可靠性维修性水平下对调度过程进行仿真验证,获取了与实际调度过程趋势相符的舰载机出动能力曲线,证明了模型的可行性.     

利用飞参数据实现飞机机体结构寿命的动态监控

首先,通过对某型直升机重心法向过载飞参数据的研究得到直升机在实际飞行中的重心过载谱;然后,发展了一种基于飞参数据的名义应力法并对某机群中的每架直升机进行了相对疲劳损伤的计算,计算结果比较符合实际情况;最后,对由相对损伤计算得到的寿命进行了可靠性分析,分析表明机体结构的寿命管理是个动态的过程,利用飞参数据实现从定时维修到...     

Fast coating analysis and modeling for RCS reduction of aircraft

In order to fast analyze the aircraft Radar Cross Section(RCS) and accurately reduce it with Radar Absorbing Materials(RAM), a comprehensive analysis method based on Higher-Order Method of Moments(HOMOM), termed Locally Coating Method(LCM), is proposed in this paper. There are two steps to fast analyze coatings for RCS reduction in this method: analyze the RCS of various parts before coating the aircraft; model a coating over the aircraft and analyze the wave absorbing effect of it. The aircraft RCS is calculated as a whole but analyzed in various parts by LCM, and thus the RCS contribution of different parts can be compared without disturbing the current continuity. A model expansion algorithm is also presented in LCM to model absorption coatings on specified aircraft parts for later stage RCS calculation of the coated aircraft.     

多学科设计优化在非常规布局飞机总体设计中的应用

以飞翼布局飞机总体设计为例,展示如何将多学科设计优化(MDO)方法有效地应用于非常规布局飞机总体设计.基于二级优化方法,提出一种飞机总体MDO实施流程.该流程包括系统级优化、子系统级优化(或评估)和多学科模型生成器3个部分.系统级优化的任务是优化全局设计变量,使系统目标最优.子系统级优化涉及的学科包括气动、隐身、结构、...     

基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法

镜像铣加工装备及其加工工艺是蒙皮零件加工的有效手段,其特殊工艺对加工刀轨提出了等步距、无交叉、无抬刀且无残留等特殊要求。针对蒙皮零件加工特征的复杂形状,在满足等步距、无抬刀、无交叉的条件下对加工残留区域进行刀轨优化是一个难题。为解决以上难题,本文提出了一种基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法。该方法基于特征将蒙皮零件的工艺信息与几何信息相关联,自动提取加工特征的加工面及其对应的刀轨,将刀轨分割成若干段子刀轨,并构建子加工区域,再利用布尔并运算得到最终可加工区域。然后对加工面区域与最终可加工区域求布尔差识别出加工残留区域,并根据加工残区位置自适应生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的优化刀轨。以典型复杂蒙皮零件验证本文提出的方法,结果表明,基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法可自动识别加工残区,并生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的加工残区优化刀轨,为提高蒙皮零件数控编程效率提供技术支撑。     

复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法

加工特征是实现复杂结构件高效、高质量数控编程的有效手段,但是同一类加工特征只是几何形状和加工工艺相似,并不完全相同。如何适应不同的企业资源与工艺水平、不同类型的复杂结构件进行加工特征定义是基于加工特征进行自动数控编程的一个难题。针对以上难题,本文提出了一种复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法,基于全息属性面边图表达加工特征几何信息,给出了具有一定柔性的加工特征几何信息定义方法,基于语义与规则建立加工特征工艺信息及其与几何信息之间的关联关系,实现了由用户根据企业的制造资源、零件结构和工艺人员的编程习惯等因素自定义加工特征。根据本文提出的方法开发了飞机复杂结构件加工特征用户自定义及自动编程系统,已成功应用于国内某大型航空制造企业的飞机结构件数控编程,经过多项飞机结构件测试,本文提出的方法特征识别正确率平均达到97%。     

工龄探索技术研究

工龄探索作为以可靠性为中心的维修的重要部分,一般是指在飞机服役后通过收集飞机使用维修信息从而对飞机初始维修大纲制定时的缺省问题重新回答,以合理地优化飞机预防性维修任务及其间隔的过程。工龄探索过程分为准备阶段、分析阶段和跟踪阶段,针对不同类型及故障后果的预防性维修任务具体分析了开展工龄探索的一般方法及逻辑决断流程,为我国飞机维修大纲适用性与有效性评定和预防性维修任务及间隔持续优化提供依据。