基于知识工程的钣金快速工艺设计系统开发

介绍了国内外现代民用飞机快速研制的实际需求,参考国外航空制造企业的经验和国内飞机钣金专业技术在知识工程方面的研究进展,提出了以知识工程技术为核心,以数值推理为手段,建立钣金快速工艺设计系统的总体思路与技术途径,并通过专家知识库构建和系统软件开发,建立基于知识工程的钣金快速工艺设计系统。通过在民用飞机研制中的应用,批量、自动实现了钣金零件的工艺性分析、工序设计,自动生成工艺分析报告、制造大纲、数控代码,大幅度提高民用飞机研制的工艺设计效率,降低技术人员的劳动强度。     

概念设计阶段起落架接地点设计

针对现代民用飞机设计特点,尤其是某些新技术的应用和飞机系列化发展的需求,在充分吸收和借鉴传统飞机概念设计阶段起落架设计方法的基础上,从工程应用角度出发,总结并提出一套现代民用飞机概念设计阶段起落架接地点设计流程及方法。同时,按照设计流程将影响起落架接地点设计的限制因素划分为适航安全、性能、结构、空间布置、运营等影响因素,明晰各限制因素对设计产生的影响。     

基于场景分析的维修性需求捕获方法研究

维修性是产品质量的一种特性，良好的维修性是民机快速、经济维修的基础和前提。在民用飞机研制过程中，正确、完整的捕获维修性需求是维修性设计的核心。场景分析是一种传统的、常用的需求捕获技术，在研究利用场景分析的手段开展民用飞机维修性需求捕获时，充分考虑了民机的全寿命周期，构建完善的维修场景层级框架体系，同时引用质量管理中“人”、“机”、“料”、“法”、“环”五个概念，结合实际维修活动，形成了五个基本维修维度。建立维修场景分析流程，通过不同的维修场景下维修人员一系列的维修操作，与各维修维度的交互关系，捕获飞机的维修性需求。最后，结合前面的捕获方法及流程，以某型民用飞机为例，系统阐述了维修场景框架系统及基于场景的维修性需求捕获过程。     

民用飞机产品分类研究

民用飞机承载的零部件种类繁多、数量庞大,需要对飞机产品进行明确的分类,才能建立高效的飞机产品全生命周期技术管控机制。采用系统工程方法识别飞机产品分类相关利益攸关方,在分析总结关键利益攸关方需求的基础上,提出一种适用于民用飞机领域的基于产品来源的产品分类方案以及用以区分定制件和设备的判定准则,实现对民用飞机产品进行统一、规范及多维度的分类和定义,对某型号飞机产品分类案例进行验证。结果表明：基于产品来源的民用飞机分类方案,便于设计人员在实际工作中快速判定产品类别,保证产品分类的准确性和有效性,为民用飞机产品设计和技术管理提供了基础,较好地满足了民用飞机项目应用需求。     

用于飞机概念设计的设计要求输入和初步定参数环境

为了在飞机概念设计过程中给新型号的设计要求组织和基本参数估算提供便捷且可扩展的工具而开发了设计要求与初步定参数环境(EDRIPS)。在这一环境中，设计可以通过友好的用户界面交互地输入飞机的性能要求、构造任务剖面和选取有效载荷，然后以此为基础从约束分析所得的可行域中选取设计点，进而利用一种改进的估算飞机起飞重量的方法进行任务分析以得到飞机的基本设计参数。介绍了各模块的实现措施和所采用的方法。最后通过对一个设计实例的分析验证了EDRIPS应用于飞机概念设计的有效性和可靠性。     

知识驱动的飞机零部件智能设计方法研究与应用

针对飞机零部件设计的特点,研究了全三维设计环境下知识驱动的飞机零部件智能建模技术。首先分析不同类型的零部件设计方法,梳理MBD模型的建模流程,然后结合工程需求研究了零部件智能设计关键技术,最后基于CAA二次开发技术对CATIA软件进行定制开发和扩展,建立支持零部件快速规范构建的辅助设计工具集。工程实践证明,该方法有效提高了工程师的设计效率,促进了全三维设计技术在型号研制中的应用。     

虚拟现实技术在民用飞机内饰设计中的应用

随着计算机及网络技术的飞速发展,飞机设计的手段和方法也在发生着革命性的变化。从最初的徒手绘制和单机作业到当今的计算机辅助设计和协同设计,飞机设计师和工程师体验到了前所未有的设计速度。上世纪80年代,一种称之为"虚拟现实"的计算机系统技术逐渐发展壮大。在航空领域,国外的飞机设计、制造企业已经成功应用该项技术大大提高了设计水平并节约了研发成本。但在民用飞机内饰设计上,虚拟现实技术仍未得到充分的发挥,尤其是在国内,基本上为空白。民用飞机内饰设计流程一般分为概念设计、初步设计和细节设计三个阶段[1]。本文首先分别介绍了虚拟现实技术和民用飞机内饰设计;接着通过虚拟现实技术在飞机内饰设计三个阶段的具体应用探讨技术应用的可行性;最后,通过总结全文,本文为民用飞机内饰设计提出了一种可行、创新和高效的设计方法。这对于拓宽飞机内饰设计思路,提升设计水平都有着重要的现实意义。     

民用飞机气动工程估算软件设计与开发

工程估算是飞机概念设计阶段常用的气动力计算方法,其计算效率高,并且满足飞机概念设计的精度要求。工程估算过程涉及大量的图表查阅与数据插值,传统的手动计算存在工作量与人为误差较大的缺点。针对上述问题,在已有工程估算方法的基础上,搭建了气动工程估算数据库,提出了软件的系统架构与组成,设计并开发了基于民用飞机的气动估算软件。软件具有良好图形用户界面,提供了多种输入方式与自动多维插值算法,与手动计算相比,减少了计算工作量,提高了计算效率和精度。以某大型民用飞机为对象,利用软件进行气动工程估算,并与算例的计算流体力学法(CFD)结果进行比较。结果表明:二者结果基本相符,而且计算成本远低于CFD方法。这体现了软件在民机概念设计阶段具有较高的工程实用性。     

基于军事需求工程的军用飞机EWIS设计需求分析

针对军用飞机电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection System,EWIS)的设计特点和现状,明确了EWIS功能定位。在分析军事需求工程(Military Requirement Engineering,MRE)体系框架、过程和方法基础上,以海军飞机EWIS需求开发为例,设计了基于MRE的EWIS需求开发过程和统一需求描述模型,构建了需求体系框架,提出了基于数据的需求管理过程,为军用飞机EWIS设计提供参考依据。     

军用飞机维修性评价数字化平台方案构建及应用

维修性设计是军用飞机保障特性设计重要工作之一,随着数字化设计手段的广泛应用,为适应军用飞机数字化设计平台环境,满足维修性设计评价的型号工作需求,本文以数字化产品系统为基础,构建了包括产品数字化设计、维修任务仿真、维修性分析评价为一体的维修性评价平台。针对某型飞机光电探测设备整体组件拆装情况,依据构建的维修性评价数字化平台实际工作流程,本文最后介绍了在飞机设计阶段,如何开展对光电探测设备整体组件拆装的维修性验证评价。     

一种飞机顶层设计指标最优分配的新方法

探讨了一种新的设计指标最优分配方法--协同分配法,用于处理飞机顶层设计中的大规模设计指标最优分配问题.分析了飞机顶层设计中的设计指标最优分配特征,据此给出了协同法的原理并建立了数学模型.协同法按设计指标分配关系将最优分配问题分解为主系统优化和子系统优化,主优化对子系统设计指标进行最优分配,子优化以最小化分配设计指标值与期望设计指标值之间的差异为目标,进行子系统最优设计,或对底层元件(如飞机翼梁、翼肋和翼盒等)进行设计指标最优分配,并把最优解信息反馈给主优化.主优化通过子优化最优解信息构成的一致性约束协调分配量,提高系统整体性能,并重新给出分配方案.主系统与子系统反复协调,直到得到设计指标最优分配方案.两层可靠度指标分配算例初步验证了本文方法的正确性与可行性,三层可靠度指标分配算例证明了本文方法的有效性.最后,以重量指标分配为例,简要叙述了针对飞机顶层设计中设计指标协同分配的数学模型和求解思路.     

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.     

用于喷气客机概念设计的气动特性分析程序

针对喷气客机概念设计需求,在确定了升阻特性的估算方法后,应用MATLAB开发气动特性分析程序。以典型喷气客机为例,验证了气动分析模型和计算程序的精度。所开发气动特性估算程序能快速对喷气客机初步方案气动特性进行评估。设计人员只需通过用户界面给出飞机外形参数和飞行条件,就可快速获得巡航构型曲线、升阻比曲线、巡航效率曲线、抖振边界曲线,以及起降构型升力线和升阻比曲线。     

基于准模拟的飞机过站时间预测方法

飞机过站时间是飞机级设计要求，它对航空公司运营成功与乘客满意度有重要影响。因此，在飞机概念设计阶段，有必要对其设计要求进行确认。提出了一种基于准模拟的飞机过站时间预测方法，其中占过站时间较大比例的乘客登离机时间利用基于离散时间仿真方法计算得来，其余过站服务时间由工程经验方法进行估算。利用此方法对各大飞机公司所提供的型号进行登离机时间模拟，并验证了仿真模型的精确度。以某单通道飞机为例，计算登离机时间并估算飞机过站时间，算例表明此方法能为设计人员评价不同登离机人数、登离机策略、舱门个数对过站时间的影响。在飞机概念设计阶段，设计员能够利用此方法快速获得较可信的登离机时间和过站时间。     

民用飞机气动布局发展演变及其技术影响因素

在民用飞机气动布局发展演变的历程中,技术因素是根本推动力。为了研究未来民机的发展方向、技术需求以及应对策略,在回顾民机气动布局发展历程的基础上,梳理了在现代民机气动布局形成与演变过程中有着重要影响的4大类技术因素:航空发动机、气动设计、结构设计、飞行控制,并且揭示了这些技术因素在民机发展及其气动布局演变中所发挥的作用。结合未来航空运输市场出现的新需求,分析了未来民机的主要发展方向,重点分析了未来非常规布局民机可能采用的翼身融合、双气泡机身、支撑翼以及联结翼等气动布局形式。最后探讨了新技术条件下民用飞机发展在技术方面的需求和挑战,以及未来民用飞机总体设计的技术策略,明确了多学科设计优化是满足未来民机总体设计需求的有效技术途径。     

民用飞机设计驾驶舱操纵设备的评估

人机工效影响着飞行员操纵飞机的感受,因此在民用飞机设计过程中,对人机工效进行及早考虑是非常重要的。在民用飞机设计的各个阶段,都需要适时邀请具有一定资质的飞行员对驾驶舱的人机工效进行评估。对民用飞机设计中飞控驾驶舱飞行员评估方法进行介绍,对评估的要点进行总结分析,供相关工程设计人员参考。     

民用航空器航线维修排班系统设计

现有的民用航空器航线维修系统中存在人为安排造成的人力资源调配不合理、工作任务分配不均匀和难以准确统计生产人员工作量的情况：通过对该工作流程及客户需求进行梳理和分析,运用结构化设计理念,完成了民用航空器航线维修智能排班系统的设计,该排班系统能根据航线生产的航班信息、维修要素变化和生产人员状况动态对人员工作任务进行智能分配,解决了民用航空器航线维修中如何合理组织生产的问题。     

发动机非包容性转子失效布置与防护设计

民用飞机发动机服役经验表明:发动机非包容性转子失效仍会发生。为将这种非包容性转子失效可能带来的危害降至最低,基于一种发动机翼吊式安装的民用飞机,结合咨询通告AC20-128A的要求以及民用飞机设计的工程经验,开展了飞机内部系统布置和结构防护设计研究。首先介绍了减小发动机非包容性转子失效危害的设计流程和分析模型,其次从民航局审查关注的角度,重点阐述了不可控制的着火、推力损失、飞机操纵的损失、对乘客和机组人员的保护和结构完整性等五个方面的设计思路和方法。研究结果表明:飞机设计时,通过采取将关键部件和系统移出碎片影响区、冗余设计、提供可接受的防护等预防措施来减小发动机非包容性转子失效对飞机的危害,对发动机非包容性转子失效的设计和适航验证具有指导意义。     

高经济性静音中航程民机设计方法讨论

 人们已愈来愈重视工业产品对环境的影响。人们直接感受民机对环境的影响首先是机场周边的噪声。静音飞机预案的研究目标是设计一种飞机,在机场周边听不见其响声,且油耗和排污指标优于现有的和正在设计的其他飞机。通过介绍SAX（Silent Aircraft eXperiment）三代概念机的研究进程,讨论了静音飞机设计的方法和使用的关键技术,包括具有一定准确度的快速翼身融合体准三维设计方法;具有最佳中央体外形的融合体气动外形设计;可平滑下弯的外翼前缘和后缘刷;分布、埋入式多风扇可吞吸边界层的发动机组;喷口截面可变的推力矢量喷管;先进的隔音衬管;整流的起落架等。最终的概念机SAX-40实现了在机场周边的最大噪声计算值为61 dBA,接近于稠密居民区的背景噪声,且使机场周边的人们不易感觉到飞机的起飞/进场。其油耗经济性亦达到了124座 哩/加仑的优异指标。