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。     

航天器LVDS电缆三维模型嵌入EMC软件接口研究

航天器有效载荷设备之间高速率数据信号通过LVDS电缆进行传输,LVDS（低压差分信号）电缆的EMC特性对系统产生直接影响。LVDS电缆采用Pro/e软件进行三维设计和建模,通过电缆三维模型嵌入EMC软件的接口研究,摸索一套模型导出、重建、剖分和创建等的行之有效地方法。接口研究开创了LVDS电缆三维模型与EMC 软件接口从无到有的先河,初步搭建了Pro/e三维设计软件与系统级电磁仿真软件的桥梁。通过对航天器LVDS电缆在整星上布局的优化和EMC特性的分析,有力保障了航天器载荷可传输优质的图像质量。     

一种飞行员仿真系统的设计

分析了飞行仿真领域中对飞行员仿真的需求,提出了"全飞行周期飞行员仿真系统"的设想。描述了该系统的功能、接口和配置。针对飞行员行为建模问题提出了一种具有四个层次的模型框架用来组织飞行员在驾驶飞机时的各种简单或复杂的行为模型,此框架可作为飞行员仿真系统的软件框架。给出了人-机闭环仿真系统的着舰过程计算结果。     

面向多CAD平台的航空紧固件数据库型式标准研究与实现

分析了当前零件库的局限性和紧固件数据库型式标准的需求,研究了事物特性表设计、中性零件模型表达和零件簇构造等关键技术,开发了中性模型生成工具、紧固件管理系统、CATIA/UG/STEP接口等软件,实现了"数据即标准","一次建模、多次使用","所见即所得","过程特征完整保留"等应用特点。     

惯导测试与运动仿真试验设备软件接口技术探讨

分析了惯导测试与运动仿真试验设备(转台)的各种软件接口应用特性,介绍了根据转台控制系统需求及用户需求确定软件接口方案,给出了转台用软件接口的数据交换方法,探讨了转台控制系统软件接口的通用性、可维护性和可扩展性.     

基于AADL的航电系统建模技术

新一代航电系统的高度综合化,模块化,采用分布式结构,实现容错/重构等特点,对可靠性,可验证性提出更高的要求。较为全面的介绍了以AADL为基础的航电系统建模的技术,给出具体的实施方案和步骤,开发出结构分析与设计工具创建及管理模型,检查模型的完整性和正确性,并为安全性分析、可靠性分析以及可调度性分析等验证工具提供了良好的接口。     

现代民用飞机液压系统软件设计

首先概述软件功能、安全性需求与系统需求的追溯性关系,然后对先进民机液压系统中的软件功能进行了分类描述,最后讨论了液压系统机电综合化发展的趋势。随着现代民机自动化程度的提高,完善液压系统软件对提高飞机在民机市场的竞争力有重要意义。     

基于SFMEA的机载软件安全性需求提取方法研究

软件失效模式、影响分析(SFMEA)是对软件进行安全性分析的重要方法,通过对软件失效的影响分析、失效原因分析可以得到对应的改进措施,可以提高软件的安全性。通过对SFMEA进行扩展,建立包含有失效原因的经验数据的航空机载软件失效原因库,为用户分析提供辅助参考,确保失效原因以及对应的改进措施分析的充分性,并最终提取软件安全性需求保证后续的软件安全性工作。最后给出了上述方法在某发动机控制软件中的应用,过程和结果均表明该方法能够有效的提取软件安全性需求以支持软件安全性工作并最终保证软件安全性。     

SABRE系统振动分析前后处理软件的设计与实现

针对国产大型CAE软件SABRE系统振动分析求解功能对基于图形交互的前置建模与后置求解结果数据的可视化需求,基于模块化的程序设计思想设计并实现了SABRE振动分析前后处理软件。软件兼容性方面,设计了适配频响分析与随机响应分析的数据结构,并通过函数重载解决了振动分析前后处理软件与SABRE基础平台的数据兼容性与接口兼容性问题;界面设计方面,基于Qt实现了满足振动分析流程需求的图形交互前后处理界面;数据可视化方面,以三角形网格为基础生成等值线,建立了物理场量值与颜色的对应关系,实现了后处理数据的云图可视化,并基于QWT实现了数据的曲线可视化。     

软件故障树分析系统的设计和实现

针对当前软件故障树分析系统存在的可视化水平不高、应用领域不广等问题,对软件故障树分析方法进行了深入研究,实现了图形化的软件故障树分析系统,为用户提供了一种快速、高效的故障树绘制工具,对提高软件的安全性具有重要意义。     

基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计方法

针对国内航空发动机研制面临需求分析和需求验证薄弱、正向研发能力欠缺的情况,在民用飞机及系统开发指南要求的基础上,构建了基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程,从需求定义、需求分析、需求确认、功能分析、功能危害性分析、逻辑架构设计、物理架构设计与权衡、设计实现、系统安全性评估及产品集成与验证等方面开展航空发动机的正向设计。将建立的基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程应用到某型航空发动机的设计中,利用 DOORS软件进行航空发动机设计的需求定义,采用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)法进行系统安全性评估,有效提高了航空发动机正向设计的能力和水平。对于提升航空发动机研制质量,交付满足用户需求的航空发动机产品具有重要意义。     

航电系统安全性分析工具设计与研究

随着航电系统综合化程度的不断提高,传统的安全性分析方法过于依赖工程经验,难以保证失效模式的完备性。同时在系统迭代设计的过程中,由于系统的复杂性,会导致安全性分析工作量过大,增加了时间及经济成本。针对上述问题,设计了一种自动化安全性分析工具,基于Sys ML描述语言建立安全性数据模型,采用路径追溯的方法完成故障树自动建模,并对生成的故障树进行共模分析和区域安全性分析。以某系统为例的实验结果表明,该工具能够实现故障树自动建模与分析,提高了安全性分析的效率和完备性。     

一种机载软件安全性需求获取方法

通过对国内外软件安全性分析方法的研究,结合国内软件开发技术和管理方法,探索并提出了一种机载软件安全性需求获取方法。并以某环控防冰系统监测软件为例,给出了软件安全性需求获取方法的应用实例。     

软件安全性设计的分析验证要求研究

立足软件设计阶段,对关键软件进行安全性分析验证,提出了软件安全性设计的分析验证模型,并依据模型明确安全性设计的分析验证要求,最终给出了安全性检查单。为后续的综合分析验证提供验证目标,从而提高软件和系统的整体安全性。     

一种基于AADL的航空电子系统仿真和验证技术

飞机系统集成化程度的提高增加了对航空电子系统设计和分析的难度,同时也对安全性需求等系统特性的验证提出了更高的技术要求。对基于结构化分析和设计语言(AADL)的系统建模和仿真流程及相应的评估分析能力进行了介绍,并在基于AADL的航空电子系统建模框架下,提出基于AADL的航空电子系统仿真评估和验证方法,利用结构化分析和设计语言AADL构建航空电子系统典型子系统的正常模型和错误模型,并以此建立系统的扩展模型。在此基础上,利用形式化方法对系统模型进行描述并转化为Kripke结构。最后对系统模型进行模型仿真和特性验证,验证所构建的系统架构和设计逻辑是否符合系统设计特性需求。     

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.     

基于ABAQUS的数控弯管专用前处理模块开发

为了提高数控弯管有限元建模的效率和尽可能避免建模错误,采用ABAQUS提供的用户图形工具包和Python脚本接口,通过二次开发得到了数控弯管专用前处理模块。采用该模块,用户只需输入模型的建模参数、材料属性、模具运动幅值曲线、摩擦系数、分析步时长、文件保存名等信息,便可高效地建立管材数控弯曲及回弹分析的有限元仿真模型,提交后台运算后可以为后处理的快捷高效运行提供简洁而详实的数据源。通过将上述研发的数控弯管前处理模块应用于钛合金管数控弯曲的建模分析,验证了其可靠性。采用此方法,可以实现通过有限元软件ABAQUS进行用户定制,降低ABAQUS的操作难度,同时,本文前处理二次开发思路同样适用于其它塑性成形过程。     

基于气动标模数据的接口设计与实现

针对开展CFD软件评价、测试、计算工作中,标模数据需要进一步预处理导致效率低下的问题,设计实现一套面向空气动力领域的标模数据调用接口系统,接口采用Apache开源CXF框架为核心,实现以SOAP协议传输XML标模数据结构。收集分析标模数据,建立标模数据库;根据调用方实际需求,以及标模数据特征制定交互方案;基于CXF框架使用Java语言,实现SOAP协议的XML数据传输的接口系统,接口系统包含4个API函数供使用方调用。通过实际工程应用,显著提升了数据交互、处理的效率。     

基于模型的机电系统多物理域仿真技术应用研究

针对新一代飞机机电系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于LMS Imagine.Lab仿真平台,开展了基于模型的机电系统多物理域仿真技术应用研究。采用系统建模软件AMEsim构建了某型飞机机电系统不同层次(架构层、功能层、性能层)的系统仿真模型,实现了多物理域仿真模型联合仿真与调试的关键技术过程,应用结果证明该方法可以为机电系统的综合权衡提供一种有效的实施途径。     

空间站有效载荷综合处理单元设计研究

针对空间站传统有效载荷功能单一、处理资源固化、体系架构封闭等问题,通过对空间站电子信息综合应用系统总体功能和资源需求的分析,基于空间站平台约束条件,设计了一种在开放式物理平台上采用蓝图技术实现软件定义功能的综合处理单元(IPU),并对一套对外接口传输能力为600 Gbps、处理能力为1800 GFLOPS的原理样机进行了测试验证。结果表明,IPU支持在统一平台上通过软件定义功能,能有效提升系统资源利用率,满足总体应用需求。