基于深度神经网络的客机总体设计参数敏感性分析

飞机总体主要设计参数敏感性分析揭示了总体主要设计参数对飞机特性指标的影响,有助于总体设计方案的决策。针对宽体客机总体主要设计参数敏感性问题,根据其总体主要设计参数和特性指标的特点,以及多学科间的耦合关系,建立了深度神经网络模型。该深度神经网络模型以客机总体主要设计参数为输入,对特性指标进行预测。在深度神经网络模型中,设置了多个输入层、多个输出层以及多个分块的隐藏层,从而模拟客机总体主要设计参数对特性指标的影响以及不同特性指标之间的相互作用。测试结果表明,与传统代理模型相比,深度神经网络模型对客机特性指标的预测精度更高,多参数适应性更好。利用该深度神经网络模型对客机总体主要设计参数进行敏感性分析。分析结果表明,机翼1/4弦线后掠角在30°~31.5°时,有利于减少最大起飞重量和起飞平衡场长;发动机海平面最大静推力和机翼面积对客机直接使用成本、最大起飞重量等特性指标的影响最为显著。     

数字孪生技术在飞机设计验证中的应用

随着工业4.0技术的发展,数字孪生技术正在不断渗透到工业生产和新产品研发的各个领域,并为新产品研发带来综合性能整体优化、研发成本降低、研制周期缩短等优势,是提升新产品市场竞争力的重要手段。在现代民用飞机研发过程中,从型号需求、初步定义、详细设计、生产试制、试飞取证和运营维护等产品全生命周期内,都可以利用数字孪生技术,实现虚拟和物理的无缝对接,尤其在飞机设计验证方面,更可以做到更优、更广、更快、更省。然而,在我国民用飞机研制项目中,还未形成数字孪生应用体系。本文通过对飞机架构模型设计、多模型构架集成以及模型参数辨识和验证几个方面,对数字孪生技术在飞机设计验证过程中的应用技术进行了探讨。经研究发现,数字孪生技术对飞机型号研制各阶段的设计验证,尤其是集成试验验证提供了重要的指导作用和技术支持,为民用飞机适航验证和运维服务提供了更快、更经济、更强有力的支持与保障。     

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。     

民用飞机维修性参数选取和指标确定方法研究

民用飞机维修性参数选取和指标确定是维修性设计的基础工作之一,为了反映出民用飞机的维修性、运营费用和维修人力等方面的目标,需要选择合适的维修性参数并确定维修性指标。国产民用飞机由于缺少研制经验和设计资料,无法使用成熟方法进行维修性参数选取和指标确定,针对这一问题进行研究。结合民用飞机的设计特点阐述了民用飞机维修性参数的选取方法,通过综合权衡民用飞机设计中各影响因素和维修性参数有效性,从与维修时间相关、与维修工时相关、与维修成本相关的三类参数中选取适当的民用飞机维修性参数。针对民用飞机设计现状,明确维修性指标的确定依据和具有实用性的方法,以使民用飞机具有良好的维修性。解决了国产民用飞机维修性参数选取和指标确定工作无参考依据的问题,为民用飞机维修性参数选取和指标确定提供了一条可行途径。     

民用飞机结构非计划直接维修成本预计研究

民用飞机结构非计划直接维修成本在设计阶段难以预计。介绍DMC构成要素及影响因素,建立DMC预计流程、预计模型及预计调整模型;以前中机身上蒙皮壁板为例,基于工程设计输入及统计报告,计算来自MSG-3,DTA,DSEA的非计划维修任务DMC数值,对比并分析金属及复合材料非计划DMC预计结果。结果表明:该预计方法可行,反映预计模型准确性,金属结构环境退化及疲劳损伤是影响该结构DMC的主要因素,复合材料的使用可显著降低飞机结构非计划DMC。     

Development cost prediction of general aviation aircraft projects with parametric modeling

The study of the development cost of general aviation aircraft is limited by small samples with many cost-driven factors. This paper investigates a parametric modeling method for prediction of the development cost of general aviation aircraft. The proposed technique depends on some principal components, acquired by utilizing P value analysis and gray correlation analysis. According to these principal components, the corresponding linear regression and BP neural network models are established respectively. The feasibility and accuracy of the P value analysis are verified by comparing results of model fitting and prediction. A sensitivity analysis related to model precision and suitability is discussed in detail. Results obtained in this study show that the proposed method not only has a certain degree of versatility, but also provides a preliminary prediction of the development cost of general aviation aircraft.     

发展中国大型飞机机载设备的思考

 阐述了大型飞机工程中飞机、发动机、机载设备协调发展的必要性;提出了中国大型飞机机载设备的研发必须把立足点放在自主研发上,同时也要注意不同形式的国际合作,争取双赢;建议重视大型飞机共用技术和共用研发平台的开发,以利于提高资金的有效利用率;特别强调找准市场定位发展有特色的机载设备以提高国产大型飞机的市场竞争力;最后建议了11项需提前启动的项目。     

一种新的民用飞机修理级别优化模型

修理级别分析(LORA)是飞机保障性分析的一个重要内容,是在设计阶段评估维修对飞机成本影响的一种系统分析方法。现有的LORA经济性分析模型对于系统寿命周期的维修费用考虑不够,且不适合民用飞机维修特点,基于此,提出了一个适合民用飞机维修规划三层三级的LORA经济性分析的数学模型,在此基础上,以最小化维修成本为目标建立了维修级别优化模型,并利用免疫粒子群算法超强的多变量、非线性及全局优化能力,对所提出的民机维修级别优化模型进行了求解。最后通过算例的比较分析,说明了本文LORA经济性分析模型的合理性以及模型求解算法的高效性。     

基于全寿命周期成本的民用飞机总体参数优化

针对民用飞机给出了其全寿命周期成本的计算模型,并提出了以该模型为目标的面向民用飞机总体参数的优化方法。同时,在Matlab开发平台上,开发出了该方法所需的遗传算法优化程序。为检验该方法的有效性,本文在历史数据的统计分析和处理的基础上,基于回归分析给出了相关公务机总体参数的估算公式,并以该类飞机为案例进行了计算。计算结果表明,优化方法可行,结果有一定的实际意义,可为飞机总体设计参数的选取提供一种依据。     

军用飞机结构耐久性设计的细节疲劳额定值方法

 为满足军用飞机研制初步设计阶段对结构耐久性(疲劳)快速设计与评估的迫切需求,在全面分析军用飞机与民用飞机主要区别的前提下,针对军用飞机结构与使用载荷特点,以民用飞机细节疲劳额定值(DFR)方法的基本思想和技术途径为基础,从寿命服从对数正态分布的假设出发,对随机载荷谱的当量等幅化方法、结构DFR许用值的确定技术以及标准S--N曲线的建立等关键问题进行深入研究,建立了适用于军用飞机的DFR方法及相应的工程实施技术。初步应用表明方法可行且偏保守,能明显缩短研制周期、降低研制成本,具有重要的工程意义和应用价值,可用于军用飞机研制的初步耐久性设计。     

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。     

飞机短周期运动参数的神经网络辨识

本文提出了一种用馈神经网络辨识飞机短周期运动参数的新方法。该方法的特点是不需要预先假定模型，只需要用获得的飞行数据训练一前馈馈神经网络，就可以用这个网络直接辨识参数的值。模拟飞行数据的仿真结果证明所提出的方法是有效的并且具有较好的鲁棒性。     

民用飞机航材销售费用分解结构模型研究

当前我国民用飞机缺乏合理、灵活的航材价格计算模型,而合适的航材销售费用分解结构模型可以降低运营成本、增加利润。本文综合多种因素的影响,从不同的维度对航材定价进行研究,阐述民用飞机航材成本费用的构成;从全寿命周期的角度对航材价格影响因素进行分析,构建国产民用飞机全寿命周期不同航材在多种因素影响下的销售费用分解结构模型。结果表明：构建的分解结构模型合理、有效,能够指导国产民用飞机型号航材定价分析,航材销售价格影响因素分析能够结合不同部门维度或工作维度对全寿命周期内的航材成本进行结构分解,实现利润最大化。     

民用飞机空调系统仿真分析

建立了系统主要部件数学模型,利用Matlab/Simulink平台开发了系统部件仿真模块、驾驶舱/客舱热载荷等模块,并搭建了某民用飞机空调系统仿真模型.在某国产商用飞机空调系统上加装了测试装置,并进行试验测试.通过仿真分析及试验结果比对发现,参数误差在2%以内,由此表明:建立的仿真模块具有较高的精度,提出的建模方法合理有效,对飞机空调系统设计、优化及适航符合性验证具有较高的使用价值.      

民用飞机驾驶舱布置对比分析研究

当今民航最主流飞机制造商为空客和波音两家,以A320和波音737-800两种典型机型为例,对比分析驾驶舱内总体布置和细节布置的差异,并从设计师的角度提出了对民机驾驶舱布置设计的建议,为国内设计大型客机驾驶舱提供参考。     

基于神经网络自适应动态逆的结冰飞机飞行安全边界保护方法

考虑到飞机带冰飞行的安全问题，对结冰飞机进行安全边界保护成为一种有效的解决手段。基于神经网络自适应动态逆跟踪性能好、鲁棒性强的优点，提出了以安全关键飞行参数限制值作为神经网络自适应动态逆的输入，获取可用舵面偏转角的边界保护方法。建立了飞机本体动力学模型，采用高精度的数值模拟方法获得结冰数据库。设计了神经网络自适应动态逆控制律，通过在动态逆环节引入单隐层神经网络，对不确定性逆误差进行自适应补偿，增强了控制系统的鲁棒性。以俯仰姿态保持模式为例设计了结冰飞行闭环安全边界保护系统。以结冰飞机最小平飞速度的估算值作为飞机最低飞行速度，设计自动油门控制系统，实现对飞行速度的保护。通过仿真验证了设计的控制律具有较强的鲁棒性。对结冰严重程度线性增加情形下飞机状态参数的动态响应进行了分析。仿真结果表明，所设计的结冰边界保护系统，能够实现飞机在容冰飞行过程中对安全关键参数如迎角、飞行速度的实时保护。     

Exploration and implementation of commonality valuation method in commercial aircraft family design

Commercial aircraft family design can reduce development costs, shorten development cycles, and expand the market coverage of aircraft. Commercial aircraft family development has become one of the most important features of modern aircraft design. This paper explores the effects of commonality on different aircraft models in a commercial aircraft family. The existing product commonality indexes are summarized and their limitations in the application to aircraft design are discussed. Then a new component commonality index is proposed based on the component decomposition structure. A model for calculating the aircraft program value is established,which considers development costs, manufacturing costs, sale price, operation costs and residual costs. The effects of aircraft commonality on time and economic costs of both development and manufacturing, and on sale price, are analyzed and quantified. The commonality evaluation strategy is obtained, which features comprehensive consideration of the aircraft program value and time costs. The break-even analysis of aircraft is proceeded on the basis of costs and price data. By using a real option method, the strategy considers the uncertainty of the aircraft program and the flexibility of the manufacturer. This strategy proves to be rational and applicable to aircraft design based on the calculation of three examples and the analysis of parameter sensitivity.     

民用飞机系统需求确认研究

本文从系统工程的角度和民机设计的要求出发,主要讨论了民用飞机系统开发过程中需求的确认工作.需求相关工作是系统设计的一个起点,对于后续的工作将会产生巨大的影响.为了降低风险和研发成本,在设计之初首先需要做好系统的需求确认工作,保证需求的正确性和完备性,这样才能保证设计实现的正确性,最终实现项目的成功.本文从适航性的角度出发,着重描述了系统需求确认工作的流程和相关的确认方法.希望通过这篇文章能够为高度综合、复杂的飞机系统设计研制提供必要的支持     

基于协同设计的民机安全性分析系统研究

阐述了访问控制机制和冲突检测机制等民机安全性协同设计关键技术。分析了民用飞机安全设计评估程序,基于协同设计提出民机安全性系统总体框架,初步建立了民机安全性协同设计平台。     

民用飞机应急撤离试验仿真模型浅析

结合国内民机研制的发展,回顾了国内外对应急撤离试验仿真模型的研究,对应急撤离试验仿真模型建立方法进行了分析,初步建立了民机应急撤离试验仿真模型,后续对仿真模型进一步完善后,仿真结果可以为飞机顶层设计提供概念和方法指导,降低地面验证试验的风险。