基于MBD的商用航空发动机控制软件架构设计

发动机全权限数控技术（FADEC）在商用航空发动机中广泛应用,软件是核心。基于模型设计（MBD）是FADEC软件开发的趋势,但考虑发动机电子控制器（EEC）硬件资源、扩展性等因素,对软件结构设计、MBD与非MBD接口定义等架构问题带来新挑战。在大客发动机验证机电子控制器先期试验平台上,对基于MBD的发动机控制软件设计问题进行了研究,开展了基于MBD的软件架构设计、集成工作,验证结果表明,软件架构设计方案合理可行。     

基于模型的FADEC软件结构覆盖率分析

结构覆盖率分析是基于需求测试的补充和完善,能够发现软件中是否存在预期外的功能.在基于模型的软件开发过程中,模型覆盖率代替了传统的代码覆盖率,运用模型检查技术自动生成测试用例是形式化方法在模型覆盖率测试中的主要途径,涵盖了判定覆盖(DC)、条件覆盖(CC)、修改条件/判定覆盖(MC/DC)等多种方式.以航空发动机FADEC软件开发过程中的一个实际案例为例,结合Simulink Design Verifier分析验证工具,检验其生成的用例对模型的覆盖率,表明方法的实用性.     

基于SCADE的FADEC软件通用基准模型库开发

在航空发动机全权限数字电子控制（FADEC）软件研制过程中,可重用基准模型库的开发和使用是提升软件研发效率和 质量的重要技术手段。为了提升FADEC软件复用效率,加快软件研发进程和适航认证,在分析模型库相关指南和规范的基础上, 结合工程实际的需要,完成FADEC基准模型库的设计和验证,以三角函数类、方根类、滤波类和余度表决类4种典型类型为对象, 通过泰勒定理、牛顿迭代和离散化等数学理论和自动控制理论进行机理分析,基于安全关键软件开发环境（SCADE）建模仿真工具 完成模型库设计,通过对比仿真、模型测试和形式化验证方法等完成模型库验证。结果表明：该基准库支撑了多个FADEC软件项 目的研制,其正确性和可靠性已在各项工程试验中得到反复检验,具有十分重要的工程价值,所提出的模型库设计和验证方法也 具有一定的借鉴意义。     

SCADE模型驱动开发过程研究及高安全性分析

本文以模型驱动开发(MDD)为契合点,在统一软件开发过程(RUP)的坚实与敏捷开发方法的灵动之间找到一种平衡,详细介绍了基于高安全性应用程序开发环境(SCADE)模型驱动软件开发过程。它具有连贯迭代、持续构建的特点,同时综合测试的理念贯穿始终。结合航空项目软件研制过程中时间节点紧、需求变化频繁、软件安全性要求高等特点,以某项目为实例,通过需求分析、模型设计、设计验证、安全性分析、代码生成等过程,结果表明基于SCADE模型驱动开发过程既可以借助RUP定义的流程,又是有效地实施敏捷开发的最佳实践,同时大大提高了软件的安全性。     

面向对象的航空发动机电子控制器建模与仿真

为了模拟航空发动机电子控制器的结构和功能,根据1种典型的民用涡扇发动机数字电子控制器的硬件结构和工作原理,采用基于面向对象的建模方法,为航空发动机数控系统仿真平台FADEC Works搭建了数字电子控制器部件仿真类库,利用数字电子控制器部件仿真类库建立了双通道数字电子控制器模型,在FADEC Works仿真平台上与发动机模型进行了集成,构成了航空发动机闭环数控系统,并对搭建的双通道数字电子控制器模型进行了仿真和验证。结果表明:利用数字电子控制器部件仿真类库搭建的数字电子控制器模型能够模拟数字电子控制器的运行过程。该模型可应用于控制运行逻辑、故障诊断逻辑、通道切换逻辑的开发、集成、测试和验证。     

基于模型定义（MBD）应用背景下航空发动机研制过程GPS标准关联实施方案研究

GPS&MBD技术已经广泛应用于航空发动机数字化研制过程中,并形成一系列的建模标准、标注要求标准,但也凸显出GPS&MBD应用的具体问题。通过对航空发动机领域MBD技术、GPS标准应用情况及问题的分析,提出了三个有关GPS&MBD在航空发动机研制应用要点,可供航空发动机设计与研制单位参考。     

基于SCADE模型驱动的软件集成设计

SCADE开发环境采用直观的图形化建模方式搭建系统模型,很大程度上实现了软件开发的自动化,节约开发成本并具有很高的安全性特征。本文采用软件代码集成的方式将设计好的 SCADE 模型转换为特定运行平台上的可执行程序,程序运行效果和 SCADE 模型模拟仿真效果完全一致,成功实现设计模型到实际应用的转换。     

基于Simscape模型的航空发动机系统安全性分析方法

针对航空发动机系统安全性分析中的耦合情况,研究基于Simscape模型的航空发动机耦合故障建模和安全性分析问题。在基于模型的安全性分析(MBSA)故障拓展一般特点的基础上,分析了Simscape环境下进行故障外部拓展和建模语言内部故障拓展两种方式,以建立耦合故障模型。以全权限数字式发动机控制(FADEC)主燃油控制子系统为研究示例,进行独立和耦合故障形式化系统安全性分析。结果表明:航空发动机系统安全分析Simscape模型基于系统设计环境,可直接成为系统设计和安全性分析共同的工具,便于保证设计和安全性分析的一致性;该模型拓展方法和建模语言,从故障数学原理出发,对实际系统不同物理域的组件独立和耦合故障特性具有灵活和定量描述能力;由此拓展的故障模型下的安全性分析具有形式化、直观性和客观性的优势。      

MBD技术在航空发动机设计中的应用

为解决MBD技术在航空发动机设计应用中的标准规范不统一和标注信息管理等问题,结合行业特点,制订了独特的通用+典型零部件MBD行业标准,同时,考虑到知识信息表达和多领域应用,提出了基于视图的标注信息(Definition Based Model Views-DBMV)管理方法,使得3维MBD模型成为惟一有效的知识信息数据源贯穿应用于产品的全生命周期,成功将MBD技术工程化应用于航空发动机结构设计中。     

基于SCADE实现的三余度飞控计算机系统任务同步

余度技术是提高可靠性的有效途径,余度系统同步是余度技术的关键。在SCADE开发环境中采用图形化建模方式搭建三余度飞控计算机任务同步模型,应用自动代码生成技术将任务同步模型生成高可靠嵌入式实时代码,省略代码单元测试,具有开发周期短、安全性高等优点。在实际应用中能稳定可靠的完成了任务同步,为余度系统作用发挥奠定了基础。     

基于SCADE的飞控软件的适航验证与确认

中国民用航空规章第25部对机载软件提出了适航要求,DO178B是对适航要求的符合性方法,但其中一些验证和确认目标并不适用于基于SCADE的软件验证。为此,分析了飞控软件的适航要求和符合性方法,并对基于SCADE的飞控软件的开发流程和传统的开发流程进行了分析对比,对基于SCADE的飞控软件的适航验证与确认工作提出了建议。     

民机主制造商对MBD软件供应商工程监控过程研究

基于模型的软件开发技术(Model-Based Development,简称MBD)具有可视化建模与仿真、自动生成符合适航要求的代码等特点,已在民用飞机机载设备研发领域被逐渐推广应用。越来越多使用MBD技术开发的机载软件的涌现,给民机机载软件适航符合性工作带来了前所未有的挑战。为解决这一问题,美国航空无线电技术委员会于2011年底发布了DO-178C作为民用航空界认可的机载软件符合性方法,并在此基础上发布了DO-331作为专门针对机载软件MBD技术的适航符合性要求的补充说明。通过对DO-178C和DO-331标准中MBD软件适用目标的研究,结合工程实践,总结归纳了一套民用飞机主制造商对MBD软件供应商的软件研发过程管控要求,用于在向适航当局表明符合性时提高适航置信度,以期对主制造商和供应商在处理MBD软件方面提供参考。     

某涡扇发动机电子综合调节器综合测试系统

为了对某涡扇发动机的核心控制部件——电子综合调节器进行研究，采用反向工程试验方法，建立一种能反映其工作原理、静态特性、动态特性的测试平台。该平台包括系统的组成、硬件设计、软件设计、数据采集与处理和系统的应用。根据此测试平台所测的数据编制的功能控制软件为进一步实现FADEC提供了有力的依据。另外也表明，该系统具有测试精度高、可靠性好、操作和维护方便等特点，可用于教学及科研过程中。     

飞行模拟器视景生成

提出基于 MultiGen Creator 和 Vega 开发出飞机训练模拟器视景系统的视景节点的软硬件配置要求;论述了基于 Creator 的实体建模方法、基于 Creator 建模和 Vega 软件环境的空中、海面等环境的生成方法、视景仿真软件开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明,该视景系统能逼真地演示飞机训练模拟器的仿真过程,并且满足系统仿真实时性的要求。     

全修复策略下FADEC系统多故障TLD仿真分析

由于航空发动机全权限电子控制(FADEC)系统的时间限制派遣(TLD)分析是航空发动机型号合格审定的一项必要工作,针对目前FADEC系统的多故障TLD仿真分析方法中没有考虑短时限制派遣(ST)值可变以及维修策略对TLD分析影响的不足,提出了全修复策略下FADEC系统的多故障TLD仿真分析方法。分析和比较了现有的FADEC系统维修策略,按照机会维修或成组维修原理,提出了全修复策略。按照全修复策略,开展了仿真建模分析,设计和研究了多故障TLD的仿真流程和方法。通过实例仿真与分析,验证了所提仿真方法不受FADEC系统中零部件数量的影响,而且相对于单故障Markov模型,增加了占总故障数量8.84%的组合故障,提高了分析精度。     

高推重比发动机全权限数字电子控制系统研究和半物理仿真试验验证

以第4代战斗机的动力装置--高推重比发动机为控制对象,攻克了多项全权限数控系统的术,完成了高推重比发动机数控系统总体方案设计和多变量控制技术的工程化研究,适合多变量控制、轻质量、小体积的电子控制器和轻质量、小体积的机械液压装置的研制,以及高推重比发动机全权限数控系统的半物理仿真试验.     

弹用涡喷发动机数控实时仿真系统设计及试验

以弹用小型涡喷发动机为研究对象，在充分考虑了发动机数字控制系统设计过程中的实时仿真、数控台架试车、数控系统成型装备飞机与导弹等实际情况的基础上，采用PC／104为数控系统控制器，以计算机模型替代真实发动机，设计了发动机数控含实物实时仿真系统。具体介绍了系统硬件设计；自适应预测控制器设计及其试验研究等。仿真结果表明：系统能实时地反映在控制系统作用下发动机的运行情况，为发动机全权限数字电子控制（FADEC）系统研究提供了良好的试验手段。