基于虚拟样机的飞机总体设计环境的体系研究

提出了综合集成飞机总体设计过程中所使用的不同学科专业的各种设计分析工具、创建基于分布式技术的网络化飞机总体设计工作环境、利用虚拟样机进行飞机总体设计的概念。定义了应用于飞机总体设计过程中的虚拟样机的概念,并分析了它与数字样机、CIMS等概念之间的区别和联系。以此为基础确立了飞机总体虚拟样机设计环境的分布式系统体系,设计了系统的逻辑结构和框架,规划了设计环境中的工作流与数据流,完成了各种相关技术在系统开发中所处层次地位的分解,提出了利用智能体/代理进行飞机设计工具集成的途径,分析了基于虚拟样机的飞机总体设计模式。最终构建了设计环境的原型系统,实现其正常运转。     

基于模型的飞机地面减速系统架构设计方法

地面减速功能在飞机上的实现涉及多个系统,其综合系统架构具有很高的复杂性,多系统间的接口数量巨大且接口形式多样,多系统间的动态协同工作逻辑比较复杂。为了应对这种复杂性,提出了基于模型的系统架构设计方法,将SysML建模语言和面向对象的建模思想应用到飞机地面减速系统的架构设计和行为分析中,可以实现系统架构元素的统一定义和分解,以及多系统集成架构的统一接口定义和分析,同时可以实现系统静态架构和动态行为的协同设计;搭建了飞机级和系统级的架构模型和行为模型,实现了地面减速综合功能的分析和多系统集成架构的设计。实践表明,基于SysML的飞机地面减速综合系统架构设计方法可以有效应对多系统集成设计的复杂性,并提升集成设计的效率和质量。     

一种基于AADL的航空电子系统仿真和验证技术

飞机系统集成化程度的提高增加了对航空电子系统设计和分析的难度,同时也对安全性需求等系统特性的验证提出了更高的技术要求。对基于结构化分析和设计语言(AADL)的系统建模和仿真流程及相应的评估分析能力进行了介绍,并在基于AADL的航空电子系统建模框架下,提出基于AADL的航空电子系统仿真评估和验证方法,利用结构化分析和设计语言AADL构建航空电子系统典型子系统的正常模型和错误模型,并以此建立系统的扩展模型。在此基础上,利用形式化方法对系统模型进行描述并转化为Kripke结构。最后对系统模型进行模型仿真和特性验证,验证所构建的系统架构和设计逻辑是否符合系统设计特性需求。     

基于知识的可扩展飞机概念设计环境原型研究(英文)

由于飞机概念设计阶段所涉及任务的高度复杂性和多学科集成性,知识和经验成为设计师开展设计任务的基础。即使针对同一个设计任务,不同的设计师仍需要适合他们自己的设计知识、方法和工具来满足其个体要求。针对以上需求本文提出了一种基于知识的可扩展的构建飞机概念设计系统的方法。基于这种方法建立了具有开放式框架基于知识的飞机概念设计环境KEACDE。设计师应用此环境可以封装集成所需的设计分析组件并构建针对不同需求的飞机概念设计系统。定义了KEACDE的系统框架,知识组件封装方法和可扩展基础数据库建立方法。应用KEACDE实现了一个民用飞机概念设计系统的构建。最后给出了民用飞机设计实例以说明系统的可行性。     

大型客机总体设计系统的框架与原型研究

为推进航空企业数字化建设进程,满足中国大型客机研制对数字化建设需求,在对已有开放式飞机总体设计系统分析的基础上,梳理和定义了大型客机总体综合设计系统的定位和软硬件架构,设计了大型客机单个设计任务的数据组织逻辑和代码组织逻辑。以此为基础,系统性地研究,并实现了面向大型客机的翼面类部件、机身类部件、客舱、货舱、起落架、机翼结构及整体油箱、风挡等部件的参数化建模方法。考察了大型客机总体设计中分析软件及各类优化框架系统的应用特点及使用现状,设计了大型客机总体设计中各类分析工具的分层次集成与优化应用策略。若干设计实例说明了本文系统及其相关方法是有效的、可靠的。     

基于ESB的机票分销系统集成框架研究

结合机票分销系统的发展和应用现状,分析某企业应用系统集成方法的不足,综合运用面向服务架构（SOA）、企业服务总线（ESB）和门户（Portal）等技术,提出了一种基于企业服务总线的5层机票分销系统IT集成框架,详细论述了各层的内容。框架建立在SOA基础之上,通过ESB集成子系统,能够有效地解决企业内部信息孤岛问题。基于标准的、面向服务的框架使企业应用集成更加方便、灵活。     

多学科设计优化在非常规布局飞机总体设计中的应用

以飞翼布局飞机总体设计为例,展示如何将多学科设计优化(MDO)方法有效地应用于非常规布局飞机总体设计.基于二级优化方法,提出一种飞机总体MDO实施流程.该流程包括系统级优化、子系统级优化(或评估)和多学科模型生成器3个部分.系统级优化的任务是优化全局设计变量,使系统目标最优.子系统级优化涉及的学科包括气动、隐身、结构、...     

基于模型的机电系统多物理域仿真技术应用研究

针对新一代飞机机电系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于LMS Imagine.Lab仿真平台,开展了基于模型的机电系统多物理域仿真技术应用研究。采用系统建模软件AMEsim构建了某型飞机机电系统不同层次(架构层、功能层、性能层)的系统仿真模型,实现了多物理域仿真模型联合仿真与调试的关键技术过程,应用结果证明该方法可以为机电系统的综合权衡提供一种有效的实施途径。     

面向分层透明管控的飞机总装线数字孪生系统

为解决飞机总装生产线业务系统集成度差、装配过程不透明、异常处理不及时等问题,提出一种面向分层透明管控的飞机总装线数字孪生系统。基于系统需求分析,提出物理层、孪生数据层、孪生模型层、应用层4层系统架构,设计并实现面向多维数据集成的孪生数据库构建、面向透明可视的总装线数字孪生建模、面向现场异常处理的融合式分层管控三大核心功能模块。实际应用表明,该系统满足总装生产线多层次、多维度、多角色分布远程可视监控与综合分析的管控需求,可有效提升飞机总装的数字化、透明化水平。     

基于模型的飞机系统架构设计综述

从飞机系统架构设计的必要性、系统架构的建模和分析过程、支持架构建模分析的MBSE方法论、架构建模语言、架构建模工具、面向全机系统架构的协同设计和联合建模仿真等角度出发,对飞机系统架构设计相关的基础内容进行了全方位的综述,并提出了初步的飞机系统架构设计思想及其落实途径。     

Analysis of conventional and asymmetric aircraft configurations using CEASIOM

One of the main drivers behind the SimSAC project and the CEASIOM software is to bring stability analysis and control system design earlier into the aircraft conceptual design process. Within this paper two very different aircraft are considered, a conventional T-tail based on the existing EA500 Very Light Jet and the second, a novel Z-wing configuration known as the GAV or general aviation vehicle. The first aircraft serves as a baseline comparison for the second, and the cruise case is considered as a benchmark for identifying potential drag reductions and aircraft stability characteristics. CEASIOM, the Computerised Environment for Aircraft Synthesis and Integrated Optimisation Methods, is used to generate aerodynamic data sets for both aircraft, create trim conditions and the associated linear models for classical stability analysis. The open-loop Z-wing configuration is shown to display both highly unstable and coupled modes before a multivariable Stability Augmentation System (SAS) is applied both to decouple and stabilise the aircraft. Within this paper, these two aircraft provide a test case with which to demonstrate the capabilities of the CEASIOM environment and the tools which have been developed during the SimSAC project. This new software suite is shown to allow conceptual development of unconventional novel configurations from mass properties through adaptive-fidelity aerodynamics to linear analysis and control system design.     

计算机辅助飞机总体方案设计系统设计对象模型与设计过程模型

介绍计算机辅助设计系统的概念及基本要求,以及计算机辅助飞机总体方案设计系统的特点与要求。模型问题是建立系统的首要问题,根据设计理论的概念,建立了设计对象模型及设计过程模型。设计对象模型用于综合所有设计工具;设计过程模型用于描述设计过程与设计活动。通过飞机总体参数选择阶段系统的开发,说明所建立的模型是正确的、有效的。     

DESIGN OBJECT MODEL AND DESIGN PROCESS MODEL OF COMPUTER AIDED AIRCRAFT CONCEPTUAL DESIGN SYSTEM

ＤＥＳＩＧＮＯＢＪＥＣＴＭＯＤＥＬＡＮＤＤＥＳＩＧＮＰＲＯＣＥＳＳＭＯＤＥＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＡＩＤＥＤＡＩＲＣＲＡＦＴＣＯＮＣＥＰＴＵＡＬＤＥＳＩＧＮＳＹＳＴＥＭＳｈｅｎＺｈａｎｇ（ＡｉｒｃｒａｆｔＣＡＤＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎ...     

飞机综合航电系统总体设计综合评估方法

 航空电子系统的费用 效能是飞机总体系统效能的重要组成部分,也是降低飞机寿命周期费用的关键之一。在航空电子系统的总体设计阶段,传统的系统评估和优化方法主要针对的是独立子系统/设备的费用或效能指标。综合航电系统设计方案的费用 效能重要指标包括：可支付性、构型能力、任务能力、可靠性、维修性、测试性和技术风险,以组合的方式获得了相应的综合评估准则,给出了计算公式。以某新研航电系统作为实例演示了综合评估方法的实施情况,演示的重点集中于总体设计方案的可视化量化评估分析。该综合评估方法已显示出其在实际工程设计中的可行性和应用价值。     

NeoCASS: An integrated tool for structural sizing, aeroelastic analysis and MDO at conceptual design level

This paper presents a design framework called NeoCASS (Next generation Conceptual Aero-Structural Sizing Suite), developed at the Department of Aerospace Engineering of Politecnico di Milano in the frame of SimSAC (Simulating Aircraft Stability And Control Characteristics for Use in Conceptual Design) project, funded by EU in the context of 6th Framework Program. It enables the creation of efficient low-order, medium fidelity models particularly suitable for structural sizing, aeroelastic analysis and optimization at the conceptual design level.The whole methodology is based on the integration of geometry construction, aerodynamic and structural analysis codes that combine depictive, computational, analytical, and semi-empirical methods, validated in an aircraft design environment.The work here presented aims at including the airframe and its effect from the very beginning of the conceptual design. This aspect is usually not considered in this early phase. In most cases, very simplified formulas and datasheets are adopted, which implies a low level of detail and a poor accuracy. Through NeoCASS, a preliminar distribution of stiffness and inertias can be determined, given the initial layout. The adoption of empirical formulas is reduced to the minimum in favor of simple numerical methods. This allows to consider the aeroelastic behavior and performances, as well, improving the accuracy of the design tools during the iterative steps and lowering the development costs and reducing the time to market.The result achieved is a design tool based on computational methods for the aero-structural analysis and Multi-Disciplinary Optimization (MDO) of aircraft layouts at the conceptual design stage. A complete case study regarding the TransoniCRuiser aircraft, including validation of the results obtained using industrial standard tools like MSC/NASTRAN and a CFD (Computational Fluid Dynamics) code, is reported. As it will be shown, it is possible to improve the degree of fidelity of the conceptual design process by including tailored numerical tools, overcoming the lacks of statistical methods. The result is a method minimally dependent on datasheets, featuring a good compromise between accuracy and costs.     

概念机中的结构设计与建模研究

飞机结构设计在飞机研制过程中起着关键的作用,在飞机概念设计阶段进行结构概念设计可以使提出的概念设计方案更加完善。论述了飞机结构设计在概念设计阶段的作用和方法,着重研究了按照面向对象方式进行数据组织的计算机辅助飞机概念设计系统中进行飞机结构概念设计的方法与措施,以及在这一系统中建立结构件数值模型的步骤。结合结构材料数据库的实现,最后提出了集成与结构相关的各种数据库并进行分类管理的建议。     

基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。     

基于系统工程的飞机系统架构设计过程

随着电子化和集成化程度越来越高,现代飞机系统架构设计中出现越来越多的综合性问题,业界提出了体系性的飞机系统架构设计要求,包括系统工程过程要求、适航条款对架构设计的约束要求、高安全性设计要求等,但缺乏规范的、可落实的飞机系统架构设计过程.针对这个问题,提出了"基于系统工程的飞机系统架构设计过程",并引入了多视角策略(功能...