民用航空发动机研制成本估算方法研究

本文针对民用航空发动机研制过程的成本控制需要,以建立型号论证时快速估算民用航空发动机研制成本投入为目标,开展了民用航空发动机成本估算方法研究。研究中结合工程实际,建立了发动机重要总体参数方程,分析了发动机参数间的相关关系,识别出了用于建立参数模型估算研制成本的发动机关键特征参数,并搜集了几型发动机研制成本投入以及关键特征参数,利用多元线性回归理论建立了参数法成本估算模型,并对建立的参数法模型进行了回归显著性检验,考虑到文中使用的样本数据为国外不同年代的民用航空发动机研制成本数据,本文模型计算结果需进行时间修正和币种修正,本文建立的参数模型适用于研制早期快速估算研制成本,为项目论证和成本控制提供重要依据。     

双参数名义应力法

常规名义应力法在考虑平均应力对疲劳损伤的影响时。利用等寿命曲线将载荷等效为对称循环载荷。将双参数问题简化成单参数问题,从而造成误差。本文利用S_a-S_m-N曲面方程,提出双参数名义应力法,计算疲劳损伤时,不再进行载荷均值的转化。实验验证得到:双参数名义应力法可提高疲劳寿命估算的精确度。     

装备研制费用参数估算方法研究

参数法是进行装备研制费用估算的有效方法之一.介绍了参数费用估算的历史和基本原理,分析了装备研制费用的主要驱动因素,将其作为估算参数,并给出了装备研制费用参数估算的基本流程.最后,基于国际先进的参数估算软件True Planning,对国外新一代直升机进行了参数估算的实例研究,显示了参数估算的有效性.     

PLS-SEM在装备成本估算核心参数中的应用

参数估算法是当前武器装备成本估算的主要方法。TruePlanning软件作为国际主流的参数法成本估算软件,其核心参数是制造复杂度（MCPLX）。由于该参数在武器装备发展早期无法准确获取,从而使得TruePlanning软件难以适用于新型武器装备的发展早期阶段。以美军战斗机/攻击机为研究对象,从装备性能参数出发,建立制造复杂度的偏最小二乘法的结构方程模型（PLS-SEM）,并进行参数估计和检验。最终结果显示,所建模型拟合结果的平均相对误差为7.94%,拟合效果好;检验样本估算的平均相对误差为5.94%,预测能力较高,满足于战斗机/攻击机新型号发展早期进行费用估算的要求。这也为中国装备发展早期的费用估算工作开辟了新的思路。     

基于蒙特卡罗方法的环控系统安全性分析

利用蒙特卡罗仿真方法对飞机环控系统进行安全性分析,包括故障树建模、绘制仿真流程图,并根据流程图编写MATLAB程序,通过对故障树结构函数的蒙特卡罗仿真避免了故障树定量分析求解繁琐的问题。计算结果表明,此方法简易可行,可以获得系统的安全性指标,包括系统不可靠度、系统平均寿命和部件重要度等,该方法可以为复杂系统的安全性分析和系统维修提供有力支持。     

基于故障树的蒙特卡罗仿真在可靠性评估中的应用

在某型飞机发动机可靠性评估过程中,通过对各子系统的可靠性分析,构建了系统的故障树模型,提出了基于蒙特卡罗算法的仿真运算。以发动机空中停车为例,通过故障树分析,建立了空中停车的失效模型,应用蒙特卡罗法对失效模型进行了仿真评估。结果表明,基于故障树分析的蒙特卡罗仿真方法,在可靠性评估中计算快捷,可以精确和客观地描述设备的重要度级别,为系统可靠性设计提供有力的支持。     

基于蒙特卡罗法的航空发动机空气系统稳态算法优化

针对目前航空发动机空气系统稳态算法中收敛性依赖初值的问题,将蒙特卡罗方法与流体网络法综合应用到空气系统可压缩流体一维网络计算中,提出了一种新的计算方法Monte Carlo-Fluid Network（MC-FN）。该方法将空气系统简化为由节点和元件组成的网络,借助蒙特卡罗方法获得空气系统内各节点压力分配,再根据空气系统中各元件流阻特性和换热特性计算流量、温度。计算中通过将游动次数比较少的蒙特卡罗方法的计算结果作为流量残差法节点压力、温度的初始值,实现快速求得精确收敛解。与流量残差算法相比,MC-FN方法计算精度不变,收敛速度提升了66.5%;与线性求解法相比,MC-FN方法的计算精度提升了25.2%,收敛速度提升了43.8%。     

估算飞机气动导数的多维最小二乘方法研究

给出了多维最小二乘法拟合经验曲线的格式.在基于总体布局参数的飞机操稳特性研究中,有些气动参数的估算还处于经验曲线阶段,本文用最小二乘法曲线拟合原理和空间多维理论建立了曲线的数学模型,尤其在开发软件过程中,利用所建立的数学模型可以更加简单、快速的估算飞机气动导数.最后对多种型号飞机进行算例分析,并与计算流体动力学(CFD)方法所求的气动导数、实际飞行试验数据进行对比,结果表明,用此方法对经验曲线所建立的数学模型,在飞机的气动导数估算中,其结果是合理可行的.     

民用直升机费效综合分析方法研究

采用工程类比法和参数法相结合的方法建立了民用直升机研制费、生产成本和直接使用成本的估算模型,并对某型直升机的直接使用成本进行了估算,估算结果符合目前国内外民用直升机的普遍规律。结合座公里因素,开发了基于能力的直升机费效综合分析模型,并将某型国产直升机的经济性与国内外竞争机型进行了对比分析。结果表明,该分析模型适用于民用直升机使用经济性的快速评估。     

基于反电动势法的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法研究

针对双绕组永磁容错电机,在反电动势法基础上,提出一种改进的适用于容错电机的转子位置估计算法。利用每相绕组产生的磁链增量及单位反电动势来估算双绕组永磁容错电机转子的位置,通过锁相环技术进行误差补偿,对该方法中使用到的电机参数进行在线辨识,把辨识结果更新到转子位置估计算法中。通过该方法可以在双绕组永磁容错电机正常工作、单相故障或者多相故障容错的情况下,实现对转子位置以及转速的估计。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证转子位置估算方法的准确性和鲁棒性。     

易产生MSD结构的耐久性/损伤容限综合分析方法

为了同时满足飞机结构寿命和安全性的要求,提出一种耐久性/损伤容限综合分析方法,用以同时对多部位损伤（MSD）结构进行耐久性和损伤容限分析。耐久性分析时采用概率断裂力学方法结合串联可靠性模型,给出给定可靠度要求下的经济维修寿命估计;损伤容限分析中通过抽样模拟结果拟合参数得到剩余寿命的概率分布函数,进而通过寿命干涉模型得到不同裂纹扩展寿命下的结构可靠度。结合工程实例并与现有方法进行对比分析,结果表明：该方法是合理的、有效的;实现了寿命分析和可靠度分析的有机结合,可用于对飞机MSD结构的综合设计和分析。     

快速仿真方法在蒙特卡洛打靶中的应用

基于Matlab/RTW的快速仿真方法是一种适用于大批量运算的仿真方法.以某型巡航导弹为研究对象,首先建立了导弹六自由度数学模型,然后利用该快速仿真方法对其进行了蒙特卡洛打靶,完成了对导弹的制导精度和脱靶量的评估.仿真结果表明,该快速仿真算法可以有效地加快仿真速度,从而大大提高仿真的效率.     

参数估计的样条函数法应用

简要了介绍了样条函数法的基本原理，飞机的数学模型和空气动力系数的样条函数表达式。用一算例说明了估计过程，获得了纵向气动导数随迎角变化的估计结果。同时还研究了迎角节点间隔和样条函数的次数对估计结果的影响，估计结果表明，样条函数法是非线性参数估计的重要方法之一，适当减小节点和间隔和适当增加样条函数次数可以提高参数估计的精度。     

小样本无失效寿命试验数据的轴承可靠性评估

针对小样本无失效寿命试验数据可靠性问题提出了评估模型。模型采用Bayes理论构造服从原始样本的抽样函数,结合Bootstrap法生成大量服从抽样函数的随机数作为增广样本,再通过最佳线性不变估计法分析原始样本及增广样本得到Weibull分布双参数估计值作为可靠性评估结果。通过Monte-Carlo法仿真生成服从Weibull分布的随机数,分别采用该模型、配分布曲线法及现有Bayes理论对此随机数做评估,对比发现:该模型得到的参数估计较现有Bayes理论和配分布曲线法更接近Weibull双参数真值,且形状参数和尺度参数估计值的相对误差均低于10%,验证了模型分析小样本无失效数据进行可靠性评估的可行性。借助文献实例对模型进行分析,对比得出模型能得到较现有Bayes理论和配分布曲线法更符合工程实际的评估结果;模型在小样本情况下的双侧可靠度置信区间长度低于现有Bayes理论和配分布曲线法,有效提高了小样本无失效数据可靠性评估精度。      

多项式模型方次与参数同时估计的正交化法

本文提出多项式模型方次与参数同时估计的一种方法。利用切比雪夫多项式使矛盾方程组系数矩阵正交化,利用Householder变换直接解矛盾方程组,尽可能降低病态条件数,提高了计算精度。同时,通过对信息矩阵的适当排列,在估计参数的过程中得到各次模型所对应的最小二乘估计的残差平方和,从而实现了模型方次和参数的同时估计。     

线性极化敏感阵列的极化平滑算法及相干源参数估计

 研究了基于极化敏感阵列的相干信号参数估计问题。首先,提出一种利用均匀线性极化敏感阵列的新型极化平滑算法(ULAPSA),其能够处理更多相干信号的参数估计,且具有更小的计算量。然后,基于ULAPSA给出了波达方向（DOA）和极化参数估计的两种方法：第1种方法利用角度搜索得到信号的DOA估计,适应任何多分量的电磁矢量传感器阵列;第2种方法结合传播算子算法,无需奇异值分解和角度搜索,能够同时估计信号的DOA和极化参数。该方法适应完备的电磁矢量传感器、三偶极子或三磁环构成的矢量传感器。最后,通过仿真实验比较和分析了所提算法的性能。     

民用飞机直接维修成本分配模型研究

降低民用飞机直接维修成本是提高飞机经济性、增强市场竞争力的重要途径。以民用飞机研制阶段在很大程度上决定其维修成本的高低为背景,在分析相关文献研究成果的基础上,构建可反映民用飞机成本特性的设计参数结构层次图,基于TOPSIS-灰色关联法计算类似机型的相对相似度,进行民用飞机直接维修成本分配;将类似机型典型系统直接维修成本数据输入分配模型进行验证。结果表明：本文模型可较为准确地预测民用飞机系统级直接维修成本,计算结果满足工程要求,可为预测新研机型直接维修成本提供参考。     

微动疲劳寿命可靠性分析方法

针对结构的微动疲劳问题,发展了一种寿命可靠性分析方法.在微动条件下,接触区域处于多轴应力状态,采用基于临界平面法的多轴疲劳参数对结构的微动疲劳寿命进行预测.在确定性寿命计算的基础上,考虑弹性模量、摩擦系数以及寿命预测模型中材料常数的随机性,利用响应面方法,结合Monte-Carlo模拟技术获得结构微动疲劳寿命可靠性模型.最后将此方法用于燕尾榫结构的微动疲劳寿命可靠性分析,验证了所提出方法的可行性和有效性.      

Development cost prediction of general aviation aircraft using combined estimation technique

Obtaining accurate development cost estimation results of general aviation aircraft is crucial for companies to adopt the best strategy in the development process. To address this problem, this paper proposes a combination of three commonly used single prediction methods. The optimal weight values of the three single prediction methods are determined by utilizing the shortest ideal point method. Ten cost datasets collected from literature are utilized for fitting and testing the combined prediction method, and the weight coefficients of the three individual prediction methods are calculated as 0.6859, 0.0035 and 0.3106, respectively. The results of this study indicate that the developed method has better fitting and estimation accuracy than that of the three individual methods, with average fitting and predicting error values of 2.60% and 6.43%, respectively. Additionally, the cost data of military and civil aircraft development from literature are collected for verification. The results further confirm that the proposed method is not only superior to the single prediction methods in terms of high precision but has wider applications. More importantly, this research can provide important reference for general aviation aircraft companies in term of product cost planning and corporate sales strategies.