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.     

航空装备研制费的参数化估算方法研究

根据现代航空装备研制特征及研制费内容构成,对航空装备研制费影响因素及其度量方式进行了分析,针对国内同类航空装备研制项目样本数据少而研制费用影响因素多的特点,研究提出了采用偏最小二乘回归方法开展样本数据的主成分分析和综合变量提取、建立参数化费用估算模型的参数化估算方法。案例证明,提出的参数化估算方法适用于小样本多元数据条件下的费用模型构建,构建的模型预测准确性满足费用估算要求。     

基于ESN的航空发动机状态组合预测方法

基于回声状态网络(ESN)预测模型,结合小波分析和主元分析,提出一种组合预测方法.首先对含噪非线性时间序列进行小波降噪,并重构时间序列产生训练样本,再将训练样本通过主元分析进行降维处理,降维后的时间序列数据则输入ESN模型进行预测分析.对控制飞机动力输出的动压参数非线性时间序列数据进行了仿真对比实验,结果表明:组合预测方法的5步和单步预测速度累计提高了66.97%,预测的平均平方误差、标准均方根误差和归一化绝对误差也均有较大提高.该方法与传统基于ESN的预测模型相比,能有效地提高预测的效率和精度,是一种有效的非线性时间序列预测方法.      

多传感器监测飞机部件非线性退化评估

飞机部件一般采用多传感器进行状态监控,针对退化过程具有非线性特征的民机典型部件剩余寿命（RUL）预测及评估问题,首先建立了部件性能参数的一般非线性Wiener退化过程,推导出基于多传感器监测数据的剩余寿命预测框架和概率密度函数,随后利用状态空间模型进行隐退化状态估计并同时利用最大期望算法（EM）实现参数递推估计,最后形成了飞机部件多传感器监测下的剩余寿命非线性退化评估方法。通过数值仿真案例和民航发动机剩余寿命预测案例,对比线性退化模型和基于单一传感器监测数据的非线性退化模型,验证了所提方法在提高剩余寿命预测精度的有效性,可为飞机及其部件的剩余使用寿命预测和视情维护决策提供技术支撑。     

民用飞机襟翼下沉铰链机构维护成本分析研究

民用飞机襟翼下沉铰链机构是一种被广泛采用的收放运动机构,其维护成本对运营经济性影响较大。针对民用飞机襟翼下沉铰链机构维护成本预计与实际运营差距较大的问题,基于MSG-3（Maintenance Steering Group 3）分析法提出一种维护成本预计方法。以损伤容限分析结果为参考数据,通过MSG-3 分析得到襟翼下沉铰链机构的检查方法、门槛值和检查间隔;根据维护任务的性质和来源,建立直接维护成本预计模型,对襟翼下沉铰链机构维护成本进行预计;以具体机型的襟翼下沉铰链机构为例,验证维护成本预计方法的可行性和有效性。结果表明：本文提出的维护成本预计方法能够较为全面地预计机体结构维护成本,相对其他方法更贴近实际运营。     

递阶偏最小二乘回归在飞机研制费用预测中的应用

分析了飞机研制费用样本数据少、费用驱动因子众多的特点,考虑到递阶偏最小二乘回归(Hi-PLS)方法在变量规模巨大情形下进行回归建模的优势,应用递阶偏最小二乘回归方法对飞机研制费用进行预测。以战斗机机体研制费用预测为例进行研究,首先对战斗机机体研制费用驱动因子进行分组,然后应用递阶偏最小二乘回归方法对分组后的费用驱动因子进行回归建立机体研制费用预测模型。实例表明,在飞机研制费用预测方面,采用递阶偏最小二乘回归方法预测更能体现研制费用与飞机性能参数之间的关系。     

Sealing reliability modeling of aviation seal based on interval uncertainty method and multidimensional response surface

Many variables affect the sealing performance, and their distribution characteristics are difficult to obtain with probabilistic methods owing to the high cost involved. Numerous problems in engineering are similar due to the appearance of small-sample parameters. In this study, the sealing reliability of an aviation seal was defined as the research object, and an interval uncertainty method and multidimensional response surface were proposed to calculate the sealing reliability.Based on this, we first analyzed the failure mechanism of the aviation seal and established a leakage rate model. Then, based on the non-probabilistic interval model, an interval uncertainty method was proposed to construct the analytical model. With reference to the limit state equation from the structural reliability theory, the multidimensional response surface was used for fast calculation.Then, we chose the single-cylinder gas steering gear used in aircraft as the case study, its sealing reliability in working and non-working statuses were calculated, and the results were verified with the actual maintenance records. By analyzing the sensitivity of some variables, we can improve the sealing reliability of the aviation seal by improving the surface roughness only if the cost allows.Finally, we consider that the method proposed in this study realizes the application of smallsample uncertainty analysis in reliability analysis, and could provide a feasible way to solve the similar problems in engineering with multidimensional and small-sample parameters.     

飞机故障的运行后果及成本分析方法

系统故障的运行后果分析技术是飞机运行可靠性分析的重要分支,可为维修任务的成本效益分析提供有力支撑。为了研究飞机系统故障对运行后果及成本的影响,从系统故障运行后果的相关性分析入手,首先,梳理飞机系统故障类型和放行情况对运行后果的影响;然后,结合航线维修现行做法及事件树思想提出一种支持评估飞机系统故障的运行后果及其相关成本的方法,建立基于飞机系统故障的运行后果与成本评估模型;最后,以某型号飞机燃油系统为例,验证所提方法的可行性和适用性。结果表明：本文所提方法合理有效,可为评估故障运行后果提供支持,为飞机的设计、运行和维护提供一定的参考。     

欧洲市场直接运营成本（DOC）分析方法及应用

根据欧洲民航实际运营情况,总结分析欧洲AEA模型中用于飞机竞争分析和总体参数优化的DOC计算方法,建立欧洲市场直接运营成本计算分析模型,然后就某机型的欧洲市场和中国市场DOC计算进行分析,最后指出未来研究的方向。     

基于带漂移的布朗运动的民用航空发动机实时性能可靠性预测

以民用航空发动机为研究对象,运用性能退化可靠性理论和随机过程方法,对发动机的可靠性进行了研究.通过分析发动机性能退化过程,建立了基于带漂移的布朗运动的可靠性模型,利用布朗运动特性研究了基于当前状态的退化时间预测方法,实例证明,该方法可操作性强,易于工程实现,为航空公司进行发动机机队科学管理提供了基础.      

大型民用飞机气动外形典型综合设计方法

基于自主研发的飞行器气动外形大规模并行化、分布式综合设计软件AMDEsign，开展了大型民用飞机气动外形多目标综合设计，研究了处理高维目标空间多目标优化问题的有效处理方式，为优化数学模型的合理确定提供数据参考。在此基础之上，基于软件AMDEsign的主分量分析（PCA）、离散伴随方法两个典型模块，对宽体飞机数字化模型开展多目标优化，其中离散伴随方法中引入虚拟可行解集逼近方法，为权系数提供有效的导向性选择；并进一步将结果进行多目标评估分析，设计结果表明，主分量分析能够有效识别目标函数的相关性，虚拟可行解集方法效率较高，充分利用了离散伴随效率高以及导向性权函数预测等优点，多点设计外形在巡航升阻比、抖振特性以及阻力发散等性能上具有明显改善。文中提出的综合设计方法简捷高效且具有较强的工程应用价值。     

Remaining useful life prediction of aircraft lithium-ion batteries based on F-distribution particle filter and kernel smoothing algorithm

As an emergency and auxiliary power source for aircraft, lithium (Li)-ion batteries are important components of aerospace power systems. The Remaining Useful Life (RUL) prediction of Li-ion batteries is a key technology to ensure the reliable operation of aviation power systems. Particle Filter (PF) is an effective method to predict the RUL of Li-ion batteries because of its uncertainty representation and management ability. However, there are problems that particle weights cannot be updated in the prediction stage and particles degradation. To settle these issues, an innovative technique of F-distribution PF and Kernel Smoothing (FPFKS) algorithm is proposed. In the prediction stage, the weights of the particles are dynamically updated by the F kernel instead of being fixed all the time. Meanwhile, a first-order independent Markov capacity degradation model is established. Moreover, the kernel smoothing algorithm is integrated into PF, so that the variance of the parameters of capacity degradation model keeps invariant. Experiments based on NASA battery data sets show that FPFKS can be excellently applied to RUL prediction of Li-ion batteries.     

液化天然气作为航空燃料的发展趋势及特点分析

为研究液化天然气(LNG)作为航空燃料的可行性,对LNG的特点、发展趋势及作为航空燃料存在的问题进行了分析.采用了横向比较的方法,将LNG与新的航空替代燃料和传统航空燃料进行了比较和计算分析.结果表明:与新的航空替代燃料相比,LNG具有来源广泛、经济性好、发动机适应性强等优点.与传统航空燃料相比,LNG的储量大,可使用100年以上;可燃极限宽、污染物排放低,NOx排放仅为航空煤油的1/4;单位质量能量密度高、成本低,其燃料成本仅为航空汽油的一半,航空煤油的1/3;同时还具有可用于发动机高温部件冷却用的冷能,是一种极富潜力的航空燃料.指出在LNG作为航空燃料方面急需开展动力系统与飞机结构的匹配、燃料相态的有效转化及不同燃料在燃烧室内的反应特性等方面的研究工作.      

基于支持向量机回归的民机航材消耗预测研究

航材作为装备保障的关键部件,其精确化保障在降低库存管理成本、优化资金分配、提高飞行安全等方面有重要作用。为保障飞机正常起飞,增加航空公司运营收入,降低航材保障费用,针对飞机航材消耗样本小、变化大难以预测的问题,提出一种基于支持向量机回归的航材消耗预测模型。以某国产民用飞机实际消耗数据为例,对支持向量机回归模型的预测精度进行验证。结果表明：该支持向量机回归模型对小样本数据有很好的适应性,相比指数平滑法具有更高的预测精度。     

通用飞机结冰适航验证关键技术及工程应用

民用飞机为获得在结冰环境中的运营许可,必须按照适航当局发布的有关结冰适航条款进行结冰适航验证。与大型运输类飞机相比,通用飞机自身的特点决定了其面临更加严重的结冰问题和更加苛刻的结冰适航验证要求。主要以美国FAA发布的相关结冰适航文件为基础,结合国际上最新的飞机结冰研究成果,并以某通用飞机结冰适航验证的实际工程过程为例,论述通用飞机结冰适航验证中的一些关键技术现状、要求及发展趋势。通过论述可知,当前通用飞机的结冰适航验证需要采用多种适航验证技术的有机组合才能完成,结冰问题已经成为飞机总体气动设计中不可分割的组成部分。     

基于适航的通航飞机左边界飞行安全研究

失速/尾旋一直是通航飞机面临的最严重的左边界飞行安全问题，失速/尾旋事故统计结果表明，具备尾旋改出能力，不能避免失速/尾旋造成灾难性后果。为了避免飞机出现无意偏离可控飞行的趋势，通过对“多重防御”理念和基于此理念修订的失速/尾旋条款及其符合性验证方法的解析，提出通过提升飞行员的状态感知、增强飞机抗偏离特性和降低失控危害程度等层面的通航飞机左边界飞行的多重防御体系构建方法。本文提出的方法有助于通航飞机更好的符合新规章中失速尾旋适航条款的要求，达到提升左边界飞行安全的目的。     

水陆两栖飞机涉水结构修理级别分析研究

修理级别分析（LORA）是水陆两栖飞机涉水结构维修工程分析的一个重要内容。国内外修理级别分析主要针对民用飞机、舰载机、车辆、船舶等,有关水陆两栖飞机涉水结构修理级别分析的研究较少,基于此,针对水陆两栖飞机涉水结构 LORA 的流程和模型进行研究。建立涉水结构三级修理模式,提出涉水结构的 LORA 流程;建立适用于涉水结构三级修理的经济性 LORA（ELORA）模型,给出 ELORA 需要考虑的成本因素;以水陆两栖飞机涉水舱门上的接近开关为例进行经济性修理级别分析。结果表明：待分析产品应在中继级进行修理,与工程实际中的修理级别一致,本文 ELORA 模型应用于涉水结构具有可行性。     

多参数空测数据的统计分析和疲劳载荷状态的确定

介绍多元统计分析理论在多参数空测数据统计分析中的应用和发展,以及由多参数统计分析确定疲劳载荷状态的方法。简述了统计分析程序的功能,给出了用某型战斗机实测数据进行统计分析的具体实施过程和结果。最后提出了由聚类分析结果确定疲劳载荷状态的归并原则。     

民用飞机全航线排放预测

针对民用飞机全航线的排放预测问题,运用飞机升阻特性模型、发动机性能模型和飞机航线性能模型计算了民用飞机在全航线上的飞机升阻特性与发动机性能,并将以上模型与基于T₃-p₃法与波音流量法所建立的排放计算模型相耦合,详细计算了飞机在实际飞行过程中未燃碳氢化合物(UHC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)的排放指数,并得到了全航线的各种污染排放物排放总量,完善了民用航空发动机排放预测分析体系,为低污染民用航空发动机的设计与评估提供理论依据.计算结果表明,飞机处在起飞以及爬升阶段时,NOx的排放指数较高,而UHC与CO的排放指数较低;当飞机处在下降以及进场时,NOx的排放指数较低,而UHC与CO的排放指数较高.NOx的总排放量在3种污染排放产物中最高.      

基于SP+模型的航空锂离子电池组优化技术研究

随着多电飞机技术与锂离子电池技术的发展,锂离子电池已经广泛应用于航空领域,除作为应急电池外,越来越多地作为动力电池应用于飞机。因飞机对锂离子电池组质量、体积等特性具有很高的要求,需要对其进行优化设计,而采用基于模型的方法开展优化设计可以有效减少成本并缩短周期。由于SP+电化学模型能够准确反映锂离子电池的工作机理,同时具有精度高、计算简便等特点,因此文中采用SP+模型构建锂离子电池组模型并进行了验证。同时,以典型的用电工况为例,开展了航空锂电池组的优化设计,实现了对锂离子电池组质量与体积的优化。