基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。     

MBSE在民机起落架系统设计中的应用

详细介绍基于Raphsody的大型民机系统功能开发流程与方法,及其在民用飞机起落架系统设计中的应用。通过模型的方式对系统建立用例、功能流、时序关系和可用于执行验证的状态机来描述系统,指导大型民机复杂系统设计过程中的需求分析、功能分析和设计综合工作,探索MBSE方法在民机复杂系统设计中的指导作用。     

基于MBSE的副翼及其操纵系统研发技术及应用

飞机的设计研发是一项涉及多学科领域、多目标、多约束的复杂系统工程过程,系统耦合紧密、参与人员众多、设计信息庞杂,以文档为中心的需求管理等传统研发方法突显出一定的困难,亟需探索新的飞机设计研发方法。以副翼及其操纵系统为研究对象,对基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,以下简称MBSE)方法进行了探索研究:采用达索MBSE方法论-MMS(Modeling Methodology for Systems,以下简称MMS),从使命、服务、功能和组件不同视角对副翼及其操纵系统研发的各个方面进行解析,进而完整定义系统;利用达索3D Experience平台,通过RFLP系统工程架构,进行了副翼及其操纵系统的需求开发、功能分析及逻辑架构设计,完成了需求、功能、逻辑架构、系统仿真、物理设计等模型的关联追溯,实现了以达索MBSE方法论为核心的研发技术的有效应用。     

民用飞机适航符合性验证方法与程序研究

研究了功能危险分析、故障树分析、故障模式影响分析以及共因故障分析等安全性分析方法在民用飞机适航符合性验证中的应用,明确了各种方法的应用时机与输入输出信息.分析了民用飞机设计各阶段适航安全性工作内容,以各项安全性分析技术为基础,建立了民用飞机适航符合性验证流程,初步构建了民用飞机适航符合性验证的理论体系.     

MBSE在航空飞行控制系统的应用研究

现代飞机系统的复杂性不断增长,传统的开发方法在管理和维护方面变得越来越具有挑战性。首先,对航空飞控系统研发过程在当前系统工程实践方面进行了评估,阐述了传统开发方式的不足和基于模型的系统工程（MBSE）的核心原则和优点,以及在实现中常用的工具和方法;然后,展示了MBSE如何在飞行控制系统研发时使用模型来支持复杂系统的规范、设计、分析、验证和确认的过程;最后,结合先进的MBSE工具和方法的发展,MBSE结合敏捷的开发前景,以及提高MBSE实践的互操作性和标准化的需求对未来的研究方向进行了展望。本文研究为利用MBSE方法论和工具来改进飞行控制系统的设计、开发和性能感兴趣的航空工业专业人员、系统工程师提供资源和解决思路。     

民用飞机防火系统适航审定技术分析与研究

火灾是影响运输类飞机安全运行的重要因素。飞机的防火系统为应急系统,通过对飞机的指定防护区进行探测、监控和报警并提供有效灭火,以保证飞机和机上人员的安全。鉴于此,防火系统与民用飞机的安全运行密切相关,也是适航条款要求的内容。旨在为民用飞机研制适航审定人员提供参考,同时也为防火系统适航审定工作提供相应的技术支撑。在分析民机防火系统功能要求和设计架构的基础上,依据中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准(CCAR-25-R4-2011)的相应条款要求,分析了飞机防火系统可接受的符合性方法及防火系统验证试验中可接受的判据,给出防火系统在适航审查中的技术交联与工作协调。针对防火系统所涉及的各项条款,为局方提供了适航审查工作需要关注的审定要素和评审要求。研究有助于支持民机防火系统的安全设计与适航验证。     

面向飞机维修过程的数字支援系统研究

在研究欧盟的民用飞机维修方式研究计划(TATEM)的基础上,分析飞机维修过程的主要因素并建立了飞机维修过程的数学模型。通过模糊数学知识实现对数字支援系统拟采用的技术手段对飞机维修工程促进作用的评价,详细设计了数字支援系统的主要功能模块,并用于指导系统软件的开发。面向飞机维修过程的数字支援系统的研究与开发对于其他复杂设备的维修过程数字化建设有着重要的借鉴意义。     

民用飞机甚高频通信系统适航审定技术分析

民用飞机进行可靠的空地、空空通信,对飞行安全尤为重要。甚高频(very high frequency,简称VHF)通信系统是目前应用最为广泛的航空通信方式,VHF通信系统通过与机上音频系统交联实现飞机与外部的语音通信,通过与机上数据链系统交联实现飞机与地面的数据链通信。甚高频通信系统与民用飞机的安全运行密切相关,也是适航规章和运行规章要求的内容。结合甚高频通信系统功能要求和设计架构,针对适用于甚高频通信系统的中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准(CCAR-25-R4-2011)条款,分析并给出甚高频通信系统可接受的符合性方法,同时根据型号工作经验给出甚高频通信系统在适航审查中的审定要素。针对甚高频通信系统所涉及的各项条款,为局方提供了适航审查工作需要关注的审定要素和评审要求。研究有助于民机甚高频通信系统的安全设计与适航验证。     

民用飞机救生筏储存箱结构设计思路探讨

民用飞机的救生筏是飞机应急着陆时使用的一种救生设备,需要有专门的储存箱来存放。详细地阐述了救生筏安装的适航要求,同时结合具体型号,以客舱天花板式储存箱为例,对救生筏储存箱的设计思路进行了探讨,并对其进行了人机功效分析。     

军用飞机 PHM 系统一体化设计架构分析

军用飞机故障预测与健康管理（PHM）系统设计与工程应用存在设计标准缺失、复杂度高、准确率低等问题。通过对 PHM 系统数据、结构、功能维度的设计需求分析,提出三维多相迭代设计准则;基于三维多相设计准则对 PHM 系统设计流程进行梳理;提出基于软硬件协同加速的健康管理实时化、基于知识图谱的知识逻辑可视化、基于 MBSE ...     

模糊层次综合法在民用客机选项排序中的应用

随着我国民用客机研发制造的不断深入,与客户需求息息相关的民用客机选项研究也越来越迫切。针对民用客机的选项评价问题,提出一种选项优选的思想。利用层次分析法构建民用客机选项评估指标体系,考虑可靠性、适航性、维修性、经济性等综合指标,结合模糊数学对指标体系进行定性分析,引入客户需求的指标权重,提出一种对民用客机选项优选的方法,并将定性问题定量化分析,解决了民机选项指标权重分析中的不确定性问题。经过实例验证,方法在针对民机选项优选时是可行的。     

基于模糊综合的民机可达性设计评价方法研究

为更好地对民用飞机的维修可达性进行评价,首先解释了维修可达性的定义及内涵,其次构建了民用飞机维修可达性的评价体系,研究了模糊综合的维修可达性评价方法。最后通过实例分析,为民用飞机维修可达性设计分析提供了一种有效的思路。     

翼身融合布局民机非圆截面机身结构设计研究综述

翼身融合布局飞机具有大升阻比、低阻力、低噪声等优点,是未来民机最具潜力的发展方向之一;但由于特殊布局所采用的非圆截面增压机身,给翼身融合布局民机结构设计带来了巨大挑战。为了降低非圆截面机身承受增压载荷时产生的高弯曲应力、提高机身结构稳定性及承载效率,翼身融合民机机身结构设计先后经历了圆柱组合式多舱室机身、双蒙皮多舱室机身、带加强支撑的盒式机身、基于拉挤杆缝合高效一体化结构（Pultruded Rod Stitched Efficient Unitized Structure,PRSEUS）的盒式中央机体等发展阶段,其中最具承载优势和可实现性的是由美国国家航空航天局NASA和波音公司共同提出的基于PRSEUS盒式中央机体结构设计方案。PRSEUS结构不仅充分利用了复合材料一体化缝合、整体共固化、低成本等制造优势,而且具有抗拉伸/压缩、多路径止损/止裂、刚度和稳定性裕度大、承载效率高、易金属修补等优异的力学特性,已被拓展应用到了翼身融合民机机翼等结构设计中。本文以非圆截面机身结构设计为重点,回顾了翼身融合民机结构设计发展历程;从整机身结构、关键部件结构、整机优化设计等方面详细阐述了翼身融合民机结构设计的研究进展与发展现状,基于国外相关技术研究发展趋势,提出了中国翼身融合民机机身结构设计研究未来需要重点关注的方向。     

基于仿真技术的空调系统冲压空气能耗研究

简要介绍了开展民用飞机空调系统仿真分析及研究的重要意义和空调系统工作原理。建立了民用飞机空调系统主要部件的数学模型,开发了系统部件仿真模块及驾驶舱/客舱热载荷模块等,用搭建的部件模块组建了某民用飞机空调系统仿真模型,完成了仿真计算算例。对仿真算例进行试验验证以修正仿真模型,应用修正的仿真模型预测民用飞机整个飞行剖面内空调系统的冲压空气流量,同时采用标准计算方法评估空调系统冲压空气能耗,为空调系统的冲压设计提供依据,对飞机空调系统设计、优化及适航符合性验证具有重要的参考意义。     

民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价

未来民机驾驶舱将广泛采用触控技术,但目前尚未形成针对民机驾驶舱显示触控系统的人机工效评价体系与评价方法。针对上述问题,首先梳理民机驾驶舱显示触控系统相关的现行标准与规范,结合适航规章中人为因素考察项,提出民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价指标体系。其次,考虑到评价指标的模糊性与灰色性,基于灰色关联分析,对传统模糊层次综合评价算法从数据集结处理和指标权重确定两个方向进行改进,通过构造专家信度系数修正秩次矩阵,实现专家认知特性的定量描述,建立民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价模型。最后,结合ACROSS项目下的民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价试验案例,分析驾驶舱显示触控系统配置策略对系统人机工效的影响,验证了评价体系与评价方法的适用性和合理性。     

我国民用支线飞机技术水平的测度分析

为了定量研究我国民用飞机技术水平与世界先进水平的差距,从安全性、经济性与舒适性三方面出发,构建民用支线飞机技术水平的测度指标体系。以各个时期世界典型支线飞机数据为样本,采用回归分析法,利用SPSS软件建立支线飞机技术水平的测度模型。以我国典型支线飞机性能数据为基础,根据此测度模型,对我国民用支线飞机技术水平进行定量研究。结果表明:我国民用支线飞机Y7-100的综合技术水平落后同期世界先进水平10.22年,ARJ21-700落后7.83年;我国民用飞机技术水平已有明显提高,与世界支线飞机先进水平的差距在缩小。     

基于人因工程视角的民机驾驶舱告警系统研究综述

为研究现代民机驾驶舱告警系统的发展历程及应用现状,通过文献综述,以人因工程学为视角,结合事故调查分析、国内外民机驾驶舱告警系统应用进展,了解民机驾驶舱告警系统功能、告警方式和告警类别,总结国内外驾驶舱告警系统概况,分析民机驾驶舱告警系统现存问题。基于驾驶舱告警的适航管理规章要求和机组在飞行任务中的认知需求,探究驾驶舱告警系统的设计需求。结合人因工程领域的研究进展,提出驾驶舱告警系统的改进方向和发展趋势,即民机告警系统设计的及时性和可靠性还存在一定改进空间,驾驶舱告警系统整体结构的设计必须要突出重点,注重自主化及个性化设计,必要时考虑驾驶舱触觉感知的融合,旨在为后续告警系统的总体设计及优化提供参考。     

基于AHP-SPA方法的民机修理级别确定综合分析模型

民机保障性分析中的重要内容之一是修理级别分析(Level of Repair Analysis,LORA),现有的修理级别分析模型没有基于民机维修保障体制的特点综合考虑各类影响修理级别的因素。文章综合考虑修理级别分析的技术指标、经济指标和商业指标,将层次分析法(Analytical Hierarchy Process,AHP)与集对分析法(Set Pair Analysis,SPA)结合起来,建立民机修理级别分析综合评价模型,以实施经济性修理级别分析。并通过实例对AHP-SPA综合分析模型进行验证,表明了该模型的可行性,因此该文章的理论模型可为民机制造商和航空公司在修理级别确定方面提供理论参考和技术支持。     

液压管路系统随机振动下疲劳分析

民用飞机液压管路系统受到飞机振动环境的影响,可能产生振动引发的管路及安装结构疲劳破坏。为了分析液压管路系统在飞机振动环境下的承受能力,参考RTCA/DO-160G中对于固定翼飞机振动环境的定义及要求,对某民用飞机液压管路进行振动模态和随机振动响应分析。通过有限元分析得出了液压管路及安装结构的随机振动Von Mises均方根应力,采用基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法,计算管路系统的随机振动疲劳损伤,得到了疲劳薄弱部位及疲劳分析结果,为民用飞机液压管路在随机振动环境下的疲劳分析提供参考。     

大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究

基于美国联邦航空局休斯研究中心环保型飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火的研究,阐释了飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统最低性能标准,总结了氮气、气溶胶、细水雾等三种机载灭火系统最新研究成果,剖析了大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统的最新发展趋势,分析了三种哈龙替代品抑制及灭火系统用于飞机货舱的可行性,旨在为我国大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究提供工程技术参考。