飞机结构数字孪生关键建模仿真技术

飞机结构安全性设计思想经历了从静强度设计、安全寿命设计、损伤容限与耐久性设计到单机追踪的演变,未来有进一步向结构数字孪生的方向发展的趋势。飞机结构数字孪生是数字线程驱动的,多学科、多物理、多尺度、多保真度、多概率的模拟仿真系统,采用在线传感器监测、离线地面检查、飞机运行历史等多源数据,反映并预测对应飞机结构实体在全寿命周期内的行为和性能,有望革新现有的飞机结构使用和维护模式。面向疲劳寿命管理,提出飞机结构数字孪生的5项关键建模仿真技术,分别是载荷和损伤的数据获取技术、多尺度建模和力学分析技术、含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术、基于降阶的数字孪生高效建模技术和考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术,并详细探讨这五项关键技术的研究现状与发展方向,为飞机结构数字孪生的系统研究与工程应用提供参考。     

空气循环制冷设备状态监测与故障诊断系统设计

该空气循环制冷设备用于飞机机上环境控制系统不工作状态时,向飞机提供给定温度和湿度的空气,达到降温或除湿的目的。在对该设备工作原理进行深入研究的基础上,针对其热力性能故障,选取了30个监测参数,并采用故障树分析方法,设计了该设备的状态监测与故障诊断系统。这里主要介绍了该系统的状态监测与故障诊断原理、主要功能、及其硬件设计和软件设计。该系统能够快速、准确地确定故障部位,提高维修效率。     

数字化车间虚拟监控系统研究

传统的虚拟监控系统管理层与执行层信息交互能力不足,不能满足当前车间监控需求,基于虚拟现实技术与信息集成技术,建立车间状态监控系统,实现整个车间内人员、物料、设备等位置及状况的实时监控.系统以三维制造资源模型为基础构建数据逻辑模型;采用XML规范建立系统模块间的数据接口;利用实时状态数据驱动三维虚拟模型;利用Unity3D技术实现虚拟场景的渲染与实时人机交互,最后通过实例验证了系统的有效性.     

分布式光纤传感器在发动机状态监控中的应用

提出了基于分布式光纤传感器的飞机发动机状态监控系统的设计方案,并给出多传感器数据融合结构及其实现方法。     

一种飞机机轮速度模拟装置的设计

飞机刹车系统在其地面试验时,为使得试验状态与实际飞机刹车时状态尽可能接近,刹车系统需要真实的飞机机轮速度传感器输出的速度信号。本设计在不改变机轮速度传感器工作环境、不破坏原有机载设备结构的前提下,为刹车系统提供真实的轮速信号,还原真实的刹车系统工作状态,达到模拟飞机在各种跑道条件下起飞、滑行、着陆、中止起飞过程中机轮转速状态的功能。     

飞机技术状态管理系统开发与工程应用

简要介绍了飞机技术状态管理系统的网络模型与开发方案设计，详细论述了系统的工程更改管理、数据分析、数据查询与报表定义等功能模块的设计。将网络系统建模、动态服务器网页设计、远程数据对象与VBA Office Web组件编程技术开发的飞机技术状态管理系统，成功应用于型号研制中。     

基于测控系统的质量信息监测系统设计与应用

在测控试验现场,针对测控设备状态和测控数据的质量信息,采用智能自动监测技术对设备和测控数据进行实时监视以及动态分析,提出了科学的异常判决方法和处理方案,开发了试验质量信息综合分析实时监测系统,实现了测控流程智能化管控、测控信息自动分析处理和质量信息自动化管理。在多颗卫星的跟踪验证中,质量信息监测系统对卫星长期管理的宏参数宏配置下发、标校和目标捕获与跟踪等任务过程能够进行准确监视,可以及时监测到测控数据和测控时间的异常并报警,并能够自动生成任务实施登记表等测控质量报表。实验表明,质量信息监测系统软硬件设计完善、状态监测点设置合理、判读测控事件方法有效。     

航空发动机高空试验台状态监测系统

数据采集、状态监测、发动机特性分析与试验数据管理,对于提高航空发动机高空台的试验效率和技术水平有非常重要的意义。本文分析了原有的一套数据采集系统的缺陷,并结合监测系统的功能和技术要求,阐述了高空台试验安全监测系统的设计与实现,提出了前、后台机两级系统结构和时间上分散软件功能的设想。利用数据库技术对采集得到的大量试验数据进行管理,并利用这些数据进行了必要的发动机特性分析。     

飞机结构腐蚀控制设计数据库研究

 介绍了飞机结构腐蚀控制设计数据库的设计目标和要求、数据库结构和数据组成。该数据库科学系统地积累了飞机结构腐蚀控制设计所需的各类知识和数据,包括环境、材料—环境腐蚀特性、表面防护系统、密封技术、飞机结构腐蚀类型及形态和腐蚀控制标准体系等基础数据以及飞机结构腐蚀实例和飞机结构腐蚀控制设计数据,有多种查询、检索、统计、报表、维护和打印等功能。在 Win98环境下,利用 VB6.0开发了数据库的程序系统,并为专家系统和几种大型飞机结构设计与分析软件设计了接口,可进行数据修改和扩充。     

民用飞机机载状态监测与管理软件设计与研究

为了对民用飞机的各项状态信息实现快速、准确、全面的监测与管理,保障飞机安全稳定飞行,在深入研究民用飞机状态监测的工作需求以及综合模块化航电系统的基础上,建立了机载状态监测与管理软件的4层架构,包括驻留层、数据层、软件层和客户层;完成了软件的基础功能和主要业务设计,并且论述了软件设计、开发、调试和适航取证等环节中的关键技术难点,对该领域的研究进行了有益的探讨。     

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。     

基于WEB技术的飞机状态管理信息系统

基于WEB技术的飞机状态管理系统,是根据企业产品管理的实际需要并采用了近年流行的PDM企业产品管理技术开发的应用系统。该系统对电子文档、审批和更改流程、产品结构管理等方面实现了有效管理,使飞机设计达到了网络化设计与管理,保证了设计数据的一致性、准确性,解决了以往手工管理的诸多弊端。本文主要介绍了该系统实现的原理及相关技术。     

面向飞机装配精准定位的状态感知技术

状态感知、实时分析、自主决策、精准执行是航空智能制造的特征。总结影响飞机部件装配单元定位精度的多种因素,并结合感知技术发展,深入分析部件装配单元的可感知因素及其获取方式,确定了部件装配单元可感知的关键要素:装配现场温度、定位器所受载荷、定位器位移、产品位姿。结合飞机机翼装配单元,设计感知信息获取方式。通过模糊优选方法,构建传感器型号优选模型,完成部件装配单元传感器选型。通过传感器测量偏差平均化的方法,构建多种类、多数量的传感器布局模型,确定部件装配单元传感器的数目与位置,完成了传感器布局设计。基于多传感器信息融合方法,设计多传感器信息融合模型,对感知的多源异构信息进行融合处理,并通过构建状态感知模型,实现对部件装配单元定位状态的直观表达。     

面向飞机装配精准定位的状态感知技术

状态感知、实时分析、自主决策、精准执行是航空智能制造的特征。总结影响飞机部件装配单元定位精度的多种因素,并结合感知技术发展,深入分析部件装配单元的可感知因素及其获取方式,确定了部件装配单元可感知的关键要素:装配现场温度、定位器所受载荷、定位器位移、产品位姿。结合飞机机翼装配单元,设计感知信息获取方式。通过模糊优选方法,构建传感器型号优选模型,完成部件装配单元传感器选型。通过传感器测量偏差平均化的方法,构建多种类、多数量的传感器布局模型,确定部件装配单元传感器的数目与位置,完成了传感器布局设计。基于多传感器信息融合方法,设计多传感器信息融合模型,对感知的多源异构信息进行融合处理,并通过构建状态感知模型,实现对部件装配单元定位状态的直观表达。     

基于联合仿真的飞机空调系统故障影响

飞机空调系统是飞机的重要组成部分,由于其在飞行过程中环境和工作参数变化较大,易于受到多种因素的影响而成为故障率较高的飞机系统之一。飞机空调系统故障主要发生在飞行过程中,在地面状态难以复现,因此基于联合仿真的飞机空调系统故障影响分析对飞机设计验证和地面维修具有重要意义。首先根据飞机空调系统原理建立了冲压空气进气口模型、发动机压气机模型、压力调节与预冷组件模型、制冷组件模型;然后基于AMESim-Simulink联合仿真平台,模拟飞行过程中空调系统组件性能动态变化过程;最后对典型故障如预冷器泄漏、预冷器空气活门卡死、压力传感器冲击、冲压空气进气作动筒卡死等故障进行模拟,再现了飞行过程中空调系统故障情况,分析了空调组件性能的变化过程。     

基于Stateflow的民机液压控制逻辑仿真与验证

控制逻辑是机载系统的重要组成之一,对其进行仿真与验证有利于在飞机设计早期发现问题,从而提高系统的安全性。应用Matlab/Stateflow软件平台对民机液压控制逻辑进行了建模,通过控制信号设置和状态转移图的建立仿真实现了液压系统状态监控,泵源附件控制以及指示告警功能。结合液压控制面板的人机交互设计对逻辑模型进行了动态虚拟演示,提高了系统仿真的逼真度,验证了控制逻辑的有效性和准确性。     

飞机弹射起飞过程油箱燃油晃动特性分析

飞机弹射起飞过程油箱内燃油晃动剧烈,对飞机的操稳特性、结构强度和油量测量性能等产生较大影响。针对飞机弹射起飞过程中,过载和俯仰角度短时相叠加,且变化剧烈难以试验验证的特点,基于单相流体体积法构建油箱燃油晃动特性模型,开展了半油状态下某多隔板扁平形式典型机翼油箱燃油晃动特性数值模拟仿真研究,分析了燃油重心、传感器浸油高度以及结构框板开孔流通能力等自由液面瞬时急剧变化特征。结果表明,在飞机大过载弹射起飞过程中,机动加载阶段,燃油重心快速后移;快速卸载阶段,存在巨大的瞬时燃油冲击力;油量传感器和输油口布局应充分考虑自由液面剧烈变化影响。文中研究成果,可为该运行场景下燃油及相关系统结构的设计与特性影响分析提供参考依据。     

飞机试验数据管理系统的实现

针对飞机试验数据种类多数量大等特点,设计一个飞机试验数据管理系统。通过分析飞机各类试验的业务流程,给出了该系统的总体架构,实现了各模块的功能。利用该系统实现了某型号试验规划、试验项目、试验准备、试验执行、试验结果分析、试验数据管理、试验流程等的统一管理,提高了试验效率和试验数据的利用率。     

面向制造的飞机钣金零件多态模型

 针对飞机钣金零件数字化制造过程中零件信息定义问题,对多态模型作进一步研究,建立了基于状态、特征、要素和数据4个层次的模型结构,分析了模型的内容和组元关系,结合实例给出了模型各个状态的定义顺序,说明了模型的实际应用。工艺设计、工艺装备设计等应用系统可以直接引用模型的状态信息,实现飞机钣金制造过程的数字量传递和智能化决策。     

PAR辅助光电设备的飞机着陆监测与评估系统设计

针对数据链在着陆阶段存在盲区和塔台无法获得着陆飞机实时姿态、接地参数等问题,提出利用多功能光电跟踪技术建立飞机着陆实时监测与评估系统,设计出飞机着陆监测与评估系统的技术方案。由于光电跟踪平台的视场有界,无法保证着陆飞机准确进入光电设备视场,采用精密进场雷达（PAR）牵引光电转台对准即将着陆飞机的方式,辅助光电设备捕获目标飞机,再经过图像检测算法处理,检测出目标飞机,进而转入跟踪锁定,计算出最终下降阶段目标飞机的姿态和偏航信息。详细阐述了该系统的PAR初始化光电设备的方法、步骤。该系统在飞机下降阶段辅助塔台指挥,实现整个着陆过程的监视与评估,满足未来作战飞机精密进近引导的着陆保障和训练要求,具有很高的实用价值。