数字孪生车间在复杂产品装配过程中的应用探索

数字孪生车间以数字孪生技术为核心,能有效解决车间内物理空间与信息空间融合的瓶颈.阐述了当前复杂产品装配过程的特点,提出了实作装配体模型的概念,以及包括物理实体层、模型数据层、迭代分析层、协同服务层的复杂产品装配数字孪生车间的整体框架,研究了以装配体修正模型为核心的装配过程调控方法和数字孪生装配车间的运行机制.在此基础上...     

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。     

数字孪生模型在产品构型管理中应用探讨

针对MBD技术的深层次应用,论述了数字线和数字孪生定义的概念和应用,指出数字线和数字孪生模型技术实施的重点和核心问题。指明全三维产品研制模式下对产品构型管理的新需求,探讨了基于数字孪生模型的产品构型管理方法和包含产品构型信息的产品数字孪生模型本体表达,为全三维研制模式下的产品构型管理提供了可行的技术解决方案。     

基于数字孪生的无人机状态监测方法

当今无人机产业迅速发展,无人机状态监测对保障无人机的正常运行至关重要。依据数字孪生的构建框架,分别对无人机的物理模型、几何模型、行为模型、规则模型和数据模型方面进行构建,实现了具有实时交互能力的无人机数字孪生模型,从无人机的物理实体、数字孪生体与无人机的数据信息等方面出发,构建了一种实时数据驱动的无人机的数字孪生模型。并依据无人机机翼主梁的光纤应变传感器数据对主梁承受的载荷进行统计,根据雨流计数法成功计算出主梁所受的载荷大小,实现了对无人机状态的实时监测。     

数字孪生技术及其在空管领域的应用前景

随着数字化转型在各行业的持续推进,数字孪生逐渐成为各界关注的热点技术。本文分析了数字孪生技术的内涵,梳理了数字孪生在空管相关领域的应用发展概况,尝试性地构建了一个数字孪生在空管视域下的应用场景,基于该场景展望了该技术在空管领域更广泛的应用,旨在为民航空管业界在规划实施数字孪生相关应用时提供参考借鉴,推动行业数字化转型。     

面向航空发动机研制的数字孪生定义研究

数字孪生是21世纪诞生的一种技术体系和工作模式,目前已经在学术界、工业界和官方研究机构得到广泛研究和实践应用。为了在航空发动机研制中准确运用数字孪生,就必须明确其定义及内涵。在前期通过文献统计分析得到数字孪生定义模型的基础上,对不同研究视角下的典型定义进行分析、归纳,明确数字孪生的核心要素,以及不同要素的相互关系、在数字孪生中的作用。以此得到面向复杂装备研制的数字孪生定义,并结合航空发动机研制的特定实践,将之具象化为航空发动机研制的数字孪生定义。结果表明：面向航空发动机研制的数字孪生定义核心要素是发动机实体、孪生模型、数据和交互,数字孪生以航空发动机实体为实现载体,以孪生模型为实现功能的核心,以数据和交互作为媒介和推动手段,最终达到提高航空发动机质量、保障航空发动机运行的目的。     

数字孪生技术在航空发动机智能生产线中的应用

为探索采用新一代信息技术加快航空发动机数字化转型升级,分析了数字孪生技术的概念和内涵,论述了数字孪生技术在航空发动机设计、制造和服务等业务领域的应用场景,对智能生产线应用数字孪生技术的实现途径进行了分析和验证。实践表明:数字孪生技术与MBD建模、数字线索、虚拟仿真、数据融合等技术相关联,能够进一步优化车间布局和生产节拍,改善工艺设计,实现生产制造过程的准实时监控和动态调整,有利于提高产品生产质量和生产效率。     

数字孪生技术在航空装备智能化保障中的应用研究

结合航空装备智能化保障的发展特点,通过引入数字孪生的相关概念和运维模式,从装备保障过程中的人员、装备、环境等要素着手,系统阐述了数字孪生技术在装备智能化保障体系中的应用构想,特别是在智能化保障过程中的保障资源调配和任务规划等方面所能发挥的重要价值,为后续装备智能化保障系统的构建及发展提供了思路参考和借鉴。     

基于内容统计分析的数字孪生定义研究

美国国防部最早提出利用数字孪生技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。数字孪生可以达到缩短周期与降低成本的目的,作为航空发动机辅助研制技术将发挥越来越重要的作用。为了从第一性原理出发更好地认识与应用数字孪生技术,需要对数字孪生进行比较全面和相对准确的定义。以互联网搜索引擎、EI数据库、中国知网、万方、重庆维普等数据资源为采样源,采集来自科技文献、科技报告、企业白皮书、标准等的64种典型的数字孪生定义。通过对文献外部特征与内容特征的研究,得到数字孪生定义共性要素。通过对定义要素的词频统计分析,确定数字孪生定义的核心要素和补充要素,并构建了基于共性要素的通用数字孪生定义模型;通过对数字孪生定义要素内容聚类分析,得到数字孪生定义要素的具体表达。提出了针对数字孪生的核心要素的宏观定义和针对全部要素的微观定义。     

空中客车公司的数字化维修技术

数字化维修是航空维修的大势所趋，空中客车公司是这一领域的先拓者。空中客车公司发展的数字化维修技术，主要可以分为3部分：第1部分是机载自检、显示、打印和空地传输维修信息数据的设备；第2部分是对机载维修信息进行分析和电子排故的软件；第3部分是将各种与维修相关的数据进行数字化管理的电子数据处理工具。采用这些技术，可大大缩短飞机的排故和维修时间。     

飞机装配型架中骨架的数字化设计原理及实现

骨架设计对型架的总体性能和研制进度具有重要的影响。因此,在FixCAD系统的研制中,将骨架的数字化设计方法作为一个主要的问题,开展了专门的研究。但是,由于这些研究未考虑到现在的骨架结构中含有曲轴线和新型材元件的情况,其研究成果已不再适应于这些骨架结构的设计。为此,从对骨架轴线的抽象定义、表示和计算入手,探索和提出全新的骨架数字化设计技术,从根本上解决现有方法存在的局限性。具体包括:(1)根据骨架结构轴线及其设计方法的特点,提出线元、线列和线链等新概念,建立线元逻辑端矢的计算算子;(2)应用所提出的概念和算子,构建骨架的轴线模型、元件端面法矢计算方法、设计过程模型以及元件造型算法等;(3)介绍利用所建立的数据模型和算法技术实现的"骨架数字化设计子系统"及其应用。最后,总结了所介绍的技术特点和意义以及后续研究重点。     

某大型飞机舱门框工艺标准数字模型

 基于模拟量传递的装配互换协调方式已不能满足现代飞机研制的需求,采用数字量传递方式是支撑飞机数字化装配的基础。以某大型飞机舱门框的装配互换协调问题为研究对象,结合飞机数字化制造技术特点,对这些问题开展探索性研究,并在此基础上建立其数字化互换协调新方式。从分析舱门框结构特点入手,归纳互换协调数据对象;阐述工艺标准数字模型概念及其数据组成,并以此为基础建立舱门框数字化装配互换协调流程;详细介绍了基于特征的构建互换协调模型关键技术及其应用开发,验证了所提出的舱门框数字化装配互换协调方法的有效性,并明确下一步研究重点。     

Digital twin model of gas turbine and its application in warning of performance fault

The digital twin-driven performance model provides an attractive option for the warn gas-path faults of the gas turbines. However, three technical difficulties need to be solved: (1) low modeling precision caused by individual differences between gas turbines, (2) poor solution efficiency due to excessive iterations, and (3) the false alarm and missing alarm brought by the traditional fixed threshold method. This paper proposes a digital twin model-based early warning method for gas-path faults that breaks through the above obstacles from three aspects. Firstly, a novel performance modeling strategy is proposed to make the simulation effect close to the actual gas turbine by fusing the mechanism model and measurement data. Secondly, the idea of controlling the relative accuracy of model parameters is developed. The introduction of an error module to the existing model can greatly shorten the modeling cycle. The third solution focuses on the early warning based on the digital twin model, which self-learns the alarm threshold of the warning feature of gas-path parameters using the kernel density estimation. The proposed method is utilized to analyze actual measured data of LM2500 +, and the results verify that the new-built digital model has higher accuracy and better efficiency. The comparisons show that the proposed method shows evident superiority in early warning of performance faults for gas turbines over other methods.     

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。     

Gravity modeling in aerospace applications

The science of inertial navigation has evolved to the point that the traditional gravity model is a principal error source in advanced, precise systems. Specifically, the unmodeled vertical deflections of the earth's gravitational field are a major contributor to CEP (circular error probable) divergence in precise terrestrial inertial navigation systems (INS). Over the years, several studies have been undertaken to the development of advanced techniques for accurate, real-time compensation of gravity disturbance vectors. More complex on-board gravity models which compute vertical deflection components will reduce the CEP divergence rate, but imperfect modeling due to on-board processing limitations will still cause residual vertical deflection errors. In order to eliminate or reduce gravity-induced errors in the INS requires measurement of gravity disturbance values and in-flight compensation to the inertial navigator. It is assumed in this paper that gravity disturbance values have been measured prior to the airborne mission and various techniques for compensation are to be considered. As part of a screening process in this study, several gravity compensation techniques (both deterministic and stochastic models) were investigated. The screening process involved identification of gravity models and algorithms, and developments of selection criteria for subsequent screening of the candidates.     

飞机薄壁组件数字化柔性装配研究

通过对飞机装配、飞机数字化柔性装配的分析,提出了飞机薄壁组件数字化柔性装配方法.结合国内外飞机数字化柔性装配的现状,着重对飞机薄壁组件的钣金蒙皮曲面上点的6个自由度定位以及数字化柔性装配系统的算法进行了分析和论证,为飞机薄壁组件数字化柔性装配提供一条敏捷化、精益化的生产思路.     

“两化”融合与飞机数字化性能样机

结合以信息化、智能化、网络化为代表的新一轮工业革命发展趋势,阐述了国内"两化"战略的内涵,给出了飞机性能样机技术的基本概念和技术框架。在对航空产业"两化"融合战略实施过程分析的基础上,系统阐述了飞机数字化性能样机技术对于深入推进"两化"融合的重要意义。