支持无人机设计的全寿命周期成本建模技术研究

在无人机设计阶段对相关成本进行分析评估，引入按费用设计理念，对于控制无人机装备指标参数与复杂程度、鉴别高费用设计、修正设计进程、提高标准化程度，进而降低全寿命周期费用，实现技术与经济的最佳匹配，达到最优效费比，将起到极其重要的作用。本文分析了一种无人机全寿命周期成本估算框架，研究了无人机全寿命周期成本体系架构，提出了无人机飞机平台全寿命周期成本估算模型，将该模型在某型无人机上进行验证，可以用于无人机研制过程中的设计方案权衡分析和基于成本的设计优化。     

航空装备研制中的限成本设计

为了有效控制航空装备研制成本,采用限价设计理念,即美国提出的定费用设计管理方法,并结合国内航空装备研制的特点,研究了限成本设计方法,分析了限成本设计和全寿命周期费用管理的关系,对比了两者优缺点。限成本设计是全寿命周期费用管理的核心部分,决定着全寿命周期费用管理的决策和措施。限成本设计对控制研制成本、提高航空装备产品研发经济性意识具有重要意义。     

浅谈大型运输机的地位和作用

本文作者现任中国一航第一飞机设计研究院总设计师、副院长,是我国著名的结构强度专家,也是某国家重点型号的总设计师。文章分析了大型运输机的作用和地位,并强调我国自行研制大型运输机已经具备了良好的技术基础,发展大型运输机将成为实现国防现代化、服务于国民经济建设的必然选择。具有自主知识产权的大型运输机在千呼万唤之中开始走进人们的视野。     

大型运输机先进概念布局技术研究（下）

二、大型运输机技术发展前景 大型运输机的研制采用了当代的最新技术,是科学与技术发展的集中体现.大型运输机发展的趋势基本上呈现机体大型化、机身宽体化、构型多用化、起落短距化、设备集成数字化等特点.随着技术的进步,非常规构型的飞机不断进入研制的阶段,大型运输机的设计技术也进入一个新的发展时代.     

伊尔-76飞机的研发历程和前景展望

伊尔-76是大型军用运输机中的重要成熟机型之一，具有快速运送大量兵员、武器装备和其他物资的能力，能确保部队战略机动、战术投送的快捷性和突然性，在多次现代战争中发挥过关键性的作用，并且已经成为了预警机、加油机、电子干扰机、海上巡逻机等重要机型的基础平台。对比世界上现役和在研的各型号大型军用运输机，无论从技术和策略上讲，以伊尔-76作为研制大运的参考有很大优势。回顾伊尔-76的发展历程，对其发展潜力进行研判，目的是为大型军用运输机的研制提供借鉴。     

军用运输机发展趋势及技术分析

总结了军用运输机在现代战争中的作用和地位，分析了军用运输机研制环境新变化，阐述了军用运输机的发展现状：美国军用运输机技术发展、俄罗斯的军用机技术以及欧洲新一代军用运输机－－A400M，预测了军用运输机的发展趋势，对我国军事空运的需求进行了分析，并对我国大型军用运输机的发展提出了一些思考。     

基于案例推理的直接维修成本预计方法

在飞机研制初期就开始对直接维修成本(DMC)进行分析和控制对于降低飞机全寿命周期成本、增强飞机市场竞争力具有重要的意义。然而,现有的DMC预计方法存在精度低、大量依靠专家经验的缺陷,针对这些缺陷提出一种基于案例推理的预计方法。经过验证,此方法不仅需要的经验知识大大减少,而且简单、快捷,精度比其他方法提高了十几个百分点。     

航空发动机研制全寿命管理研究及建议

分析20世纪40年代以来,以美国为代表的世界航空发动机研制先进国家的技术发展理念的演变情况,深入研究了其航空发动机的发展和管理道路,结合中国航空发动机研制实际状况,提出了中国新型航空发动机按时间、分阶段(预先研究、工程研制和使用发展3大阶段)的全寿命管理方法,以不断提高发动机研制管理水平,实现控制发动机研制风险,提高部队战备完好率,降低全寿命成本的目标。     

飞行模拟设备鉴定在国产大型民机研制中的作用

大型民机一般指乘客数量在100人以上或起飞总重在100吨以上的民用客机或货机。2007年2月,温家宝总理主持召开国务院常务会议,原则批准大型飞机研制重大科技专项正式立项,将分成大型运输机项目和大型民机项目同步发展。由此,政府的战略支持为大型民机的发展带来了历史的机遇。自主研制大型民机,发展有市场竞争力的航空产业,对于转变经济增长方式,带动科学技术发展,增强国家综合实力和国际竞争力,加快现代化步伐,具有重大意义。     

立足国内自主创新--发展中国大型运输飞机之我见

大型运输飞机是指起飞总重超过100吨的大型各类用途的军民用航空运载类飞机,其研制能力是衡量一个国家科技水平、工业水平等综合国力的重要标志。目前,世界上只有美国、欧盟和俄罗斯具有大型民用客机的研制生产实力,而真正具有国际市场竞争能力的只有美国和欧盟。 在快速反应、快速机动、物资消耗大的现代战争中,大型军用运输机已成为战争胜负的重要因素之一,其数量和运载效能也是衡量一个国家快速反应能力的重要标志。进入21世纪,我国要实现建设航空强国的目标,迫切需要打开大型运输飞机发展的突破口,以满足国家安全和国民经济建设的双重急需,并带动我国科技水平、工业水平的大幅度提高。 针对我国大型运输机的发展走向,国际市场竞争现状和国内军民用领域的应用需求等一系列问题,我刊专门请我国飞机设计的主要单位,中航一集团所属的中航第一飞机设计研究院的黄强院长和以大型飞机制造基地著称的中航二集团所属的陕西飞机工业(集团)有限公司胡晓峰总经理,分别撰文阐述了他们各自对发展我国大型飞机的看法和思路。 同时,我们还选登了两篇介绍大型军用运输机作用和关键技术,以及国外军用涡桨运输机发展前景的文章,以供参考。     

航空装备全寿命周期费用多路径管控策略研究

航空装备作为高新技术复杂产品,其经济性设计越来越受到重视。在满足用户需求的前提下,如何控制并尽可能降低全寿命周期费用是航空装备研究的重点。通过对全寿命周期费用管控理论和方法的研究,总结以往航空装备研制中经济性工作的经验和教训,结合我国军工产品经费管理的特点,从思想观念、管理和技术等方面入手,提出一套在设计阶段适合我国航空装备全寿命周期费用多路径管控的策略,并在某型飞机研制中试点应用。结果表明:某型飞机研制费用管控效果较好,验证了该策略的合理性和有效性。     

Test sequencing problem arising at the design stage for reducing life cycle cost

Previous test sequencing algorithms only consider the execution cost of a test at the application stage. Due to the fact that the placement cost of some tests at the design stage is considerably high compared with the execution cost, the sequential diagnosis strategy obtained by previous methods is actually not optimal from the view of life cycle. In this paper, the test sequencing problem based on life cycle cost is presented. It is formulated as an optimization problem, which is non-deterministic polynomial-time hard (NP-hard). An algorithm and a strategy to improve its computational efficiency are proposed. The formulation and algorithms are tested on various simulated systems and comparisons are made with the extant test sequencing methods. Application on a pump rotational speed control (PRSC) system of a spacecraft is studied in detail. Both the simulation results and the real-world case application results suggest that the solution proposed in this paper can significantly reduce the life cycle cost of a sequential fault diagnosis strategy.     

民用飞机全寿命周期成本及经济性设计研究

总结了民用飞机全寿命周期成本研究方法,对民机型号研制中通常采用的成本估算方法和软件工具进行了介绍。在此基础上,一方面从民机运营经济性的角度对不同市场条件下的计算分析模型进行了对比,指出发展更可靠的直接维修成本（DMC）模型的必要性;另一方面,从民机研制的角度,通过将经济性分析模块有机融入传统飞机设计流程,提出面向经济性设计的总体思路,为实现民用飞机的多学科设计提供了基础。     

热循环参数对发动机性能和费用的影响

用统计方法给出了国产喷气发动机全寿命费用的估算模型,提出了全寿命费用率的概念,分别计算了发动机热循环参数和寿命提高后,推力、耗油率和全寿命费用率的变化情况。结果是 :增加涡轮前燃气温度可大幅度提高发动机性能,但费用也迅速增加,为使全寿命费用增加较少,必须提高发动机翻修寿命和总寿命,而单纯提高增压比则使发动机推力下降,全寿命费用率增加。      

基于代理模型的大型民机机翼气动优化设计

先进的气动优化设计思想与方法,对于提升大型民机气动与综合性能具有至关重要的意义。探讨了大型民机超临界机翼气动优化设计的基本准则和要点,并结合代理优化算法,提出了一种面向工程应用的多轮次高效全局气动优化设计方法。首先,通过一系列解析函数/翼型/机翼优化测试算例进行了验证。其次,将所提出的方法与人工修型相结合,开展了针对宽体客机超临界机翼的两轮气动优化设计,使其气动性能得到显著改善。最后,采用不同的雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程求解器对安装优化机翼的全机巡航构型进行了典型状态的气动性能综合评估。研究结果表明,所提出的代理优化算法具有很高的优化效率、较强的约束处理和全局优化能力;将所发展的基于代理模型的多轮次气动优化设计方法与人工修型相结合,能够获得满足设计要求的气动外形,验证了该方法在大型民机超临界机翼气动设计中的有效性和工程实用性。     

直升机关键件疲劳设计探讨

本文结合工程实例对直升机关键件疲劳设计和试验验证中的几个问题进行了探讨和分析。提出了几个观点:对承受高周疲劳载荷为主的直升机关键件,宜采用疲劳极限和疲劳寿命共同作为疲劳设计目标参数;疲劳寿命对疲劳极限、载荷谱相当敏感的T-、A-等破坏模式的疲劳设计应采用无限寿命设计方法;多疲劳源、多破坏模式复杂结构疲劳设计时须给予额外设计裕度;多疲劳源、多破坏模式复杂结构疲劳试验须充分利用试件同时考核多个危险部位,获得各危险部位准确的疲劳性能。     

大型复合材料桨叶根部段抗疲劳设计研究

作为直升机的关键动部件,桨叶的抗疲劳设计技术是提高桨叶安全寿命,降低桨叶使用成本的关键。对于复合材料桨叶,特别是大型复合材料桨叶的桨根段疲劳特性的影响因素较多,关系也复杂。以本文从材料选择、总体构型、结构细节设计等方面介绍了大型复合材料桨叶根部段抗疲劳设计的思路、方法与措施,并简要描述了其试验结果。     

提升通用飞机气动效率的设计策略研究

针对目前通用飞机借鉴大中型运输类飞机常规设计方法造成的气动效率较低、经济性较差的现状,分析通用飞机相对于其他飞机所具有的不同的设计特点;从空气动力学基本原理出发,结合通用飞机的特点,推导并分析其气动效率低下主要是由两个方面的矛盾耦合所造成的;提出可以有效改善通用飞机气动效率的设计策略;通过通用飞机总体参数设计优化实例印证新设计策略的有效性。结果表明:新设计策略可有效改善通用飞机的气动性能,提高其经济性,但相关研究具有较大的挑战性。     

An integrated systems engineering approach to aircraft design

The challenge in Aerospace Engineering, in the next two decades as set by Vision 2020, is to meet the targets of reduction of nitric oxide emission by 80%, carbon monoxide and carbon dioxide both by 50%, reduce noise by 50% and of course with reduced cost and improved safety. All this must be achieved with expected increase in capacity and demand. Such a challenge has to be in a background where the understanding of physics of flight has changed very little over the years and where industrial growth is driven primarily by cost rather than new technology.The way forward to meet the challenges is to introduce innovative technologies and develop an integrated, effective and efficient process for the life cycle design of aircraft, known as systems engineering (SE). SE is a holistic approach to a product that comprises several components. Customer specifications, conceptual design, risk analysis, functional analysis and architecture, physical architecture, design analysis and synthesis, and trade studies and optimisation, manufacturing, testing validation and verification, delivery, life cycle cost and management. Further, it involves interaction between traditional disciplines such as Aerodynamics, Structures and Flight Mechanics with people- and process-oriented disciplines such as Management, Manufacturing, and Technology Transfer.SE has become the state-of-the-art methodology for organising and managing aerospace production. However, like many well founded methodologies, it is more difficult to embody the core principles into formalised models and tools. The key contribution of the paper will be to review this formalisation and to present the very latest knowledge and technology that facilitates SE theory. Typically, research into SE provides a deeper understanding of the core principles and interactions, and helps one to appreciate the required technical architecture for fully exploiting it as a process, rather than a series of events.There are major issues as regards to systems approach to aircraft design and these include lack of basic scientific/practical models and tools for interfacing and integrating the components of SE and within a given component, for example, life cycle cost, basic models for linking the key drivers. The paper will review the current state of art in SE approach to aircraft design and identify some of the major challenges, the current state of the art and visions for the future. The review moves from an initial basis in traditional engineering design processes to consideration of costs and manufacturing in this integrated environment. Issues related to the implementation of integration in design at the detailed physics level are discussed in the case studies.     

对空情报雷达的费用-效能分析

 本文目的是研究对空情报雷达的全寿命费用与效能之定量评价。首先分析该类雷达全寿命费用的组成。其次着重研究和推导了该类雷达性能和效能的数学表达式。最后统计和计算了多种雷达的费用、性能、效能与费效比的数值,绘制了发展曲线,讨论了这些计算和曲线在雷达总体工程中的应用。