Multi-level virtual prototyping of electromechanical actuation system for more electric aircraft

Electromechanical actuators (EMAs) are becoming increasingly attractive in the field of more electric aircraft because of their outstanding benefits, which include reduced fuel burn and maintenance cost, enhanced system flexibility, and improved management of fault detection and isolation. However, electromechanical actuation raises specific issues when being used for safety-critical aerospace applications like flight controls: huge reflected inertia to load, jamming-type failure, and increase of backlash with service due to wear and local dissipation of heat losses for thermal balance. This study proposes an incremental approach for virtual prototyping of EMAs. It is driven by a model-based system engineering process in order to enable simulation-aided design. Best practices supported by Bond graph formalism are suggested to develop a model’s structure efficiently and to make the model ready for use (or extension) by addressing the above mentioned issues. Physical effects are progressively introduced, and the realism of lumped-parameter models is increased step-by-step. In particular, multi-level component models are architected to ensure continuity between engineering activities. The models are implemented in the AMESim simulation environment, and simulation responses are given to illustrate how they can be used for preliminary sizing, control design, thermal balance verification, and faults to failure analysis. The proposed best practices intend to provide engineers with fast, reusable, and efficient means to assess performance virtually and enhance maturity, performance, and robustness.     

飞机漂浮性分析的ACN计算方法

给出了刚性和柔性两类铺砌道面下，由飞机所需的道面厚度计算ACN值的方法。对于刚性道面，给出了不同刚度的地基下计算ACN的公式和计算系数。经三种具有代表性的机型进行验算，验证了方法的准确性。对大量计算数据的分析表明，地基类型和地基强度对ACN计算方法有很大影响，若要准确计算飞机的ACN值，可对ACN计算系数进行插值扩展，得到计算系数关于地基刚度的多项式。应用方法对某型飞机的漂浮性进行评估，结果表明有一定的工程实际意义。     

飞机零部件基准选择与应用

随着飞机性能的不断提高,飞机制造协调准确度的要求也越来越严格,国外先进的航空制造企业得益于厂所合一的生产方式,在产品设计阶段考虑生产过程,来合理定义飞机零部件尺寸公差要求,保证飞机的装配品质和产品质量.对飞机零部件基准选择方法介绍和研究,并应用到某机型飞机外翼翼盒典型零部件基准选择中去,从功能要求出发制定基准,说明了飞机零部件基准传递偏差方式和基准一致性原则.主要思想和技术要点是要从产品的功能要求出发,考虑生产过程来制定零部件设计基准,保证产品在生产过程中基准的统一,从而保证尺寸的设计满足生产的功能性要求.提出的方法可以应用到飞机零部件的尺寸设计中,通过合理的制定基准来提高飞机的装配品质,在一定程度上降低生产成本和提高生产效率.     

基于模型的系统工程概述

由于航空领域涉及的系统日益高度复杂,为更好推进基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,MBSE)研发体系,通过从当前遇到的问题、推行基于模型的系统工程的必要性、优势、未来的挑战等方面进行了较为详细地阐述.基于模型的系统工程研发体系具有知识表示的无二义、系统设计的一体化、沟通交流的高效率等优势,是未来发展的大趋势.     

Percolation transition in temporal airport network

The air transportation system has a critical impact on the global economy. While the system reliability is essential for the operational management of air traffic, it remains challenging to understand the network reliability of the air transportation system. This paper focuses on how the global air traffic is integrated from local scale along with operational time. The integration process of air traffic into a temporally connected network is viewed as percolation process by increasing the integration time constantly. The critical integration time T_P which is found during the integration process can measure the global reliability of air traffic. The critical links at T_P are also identified, the delay of which will influence the global integration of the airport network. These findings may provide insights on the reliability management for the temporal airport network.     

纤维复合材料刚度设计的力学原理及其应用

针对航空用纤维复合材料,基于纤维与基体的协调变形规律和材料应变能密度的计算,导出了纤维复合材料的刚度表达式,研究了刚度矩阵的基本力学特性,给出了复合材料刚度矩阵元素与基体材料的刚度、纤维束的刚度及铺设方向的关系,提供了平面铺层和三维取向纤维复合材料的基本刚度设计公式和设计方法。最后给出工程应用设计方法的几个具体例子,并与其他理论和实验结果进行了对比。研究结果表明,在考虑材料制备工艺缺陷造成的刚度折减后,本文提出的设计公式及方法可应用于纤维复合材料的优化设计。     

民用飞机气动工程估算软件设计与开发

工程估算是飞机概念设计阶段常用的气动力计算方法,其计算效率高,并且满足飞机概念设计的精度要求。工程估算过程涉及大量的图表查阅与数据插值,传统的手动计算存在工作量与人为误差较大的缺点。针对上述问题,在已有工程估算方法的基础上,搭建了气动工程估算数据库,提出了软件的系统架构与组成,设计并开发了基于民用飞机的气动估算软件。软件具有良好图形用户界面,提供了多种输入方式与自动多维插值算法,与手动计算相比,减少了计算工作量,提高了计算效率和精度。以某大型民用飞机为对象,利用软件进行气动工程估算,并与算例的计算流体力学法(CFD)结果进行比较。结果表明:二者结果基本相符,而且计算成本远低于CFD方法。这体现了软件在民机概念设计阶段具有较高的工程实用性。     

基于泵式流体回路的小卫星姿控/热控一体化执行机构设计

 主要研究了小卫星姿控/热控一体化执行机构的设计问题.首先,根据流体回路中液体流速变化对小卫星产生力矩实现姿态控制、液体流动吸/散废热实现热控制的原理,提出一种姿控/热控一体化执行机构设计方案.然后针对该设计方案,利用以电机转速为变量的流体回路内压强和电磁力矩方程,推导了一体化执行机构姿控力矩模型;利用散热量随流体回路流速的变化,建立了一体化执行机构热控模型.最后,针对某小卫星设计了基于姿控/热控一体化执行机构的闭环控制系统,并针对该一体化执行机构设计了一种姿控/热控解耦算法,对其姿控/热控能力进行数学仿真验证,仿真结果证明了该一体化执行机构的有效性.     

数据库的工程界面

 系统地论述了数据库的工程界面、数据库管理系统、程序设计语言三者之间的层次关系。以ＳＴＥＰ标准的ＳＤＡＩ（ＳｔａｎｄａｒｄＤａｔａＡｃｃｅｓｓｌｎｔｅｒｆａｅｅ）作为数据库工程界面的具体例子,详细地论述了它向ＯＤＢＭＳ及ＲＤＢＭＳ的映射。对于向ＲＤＢＭＳ的映射,提出了“知子女联系”向“知子女联系”的映射策略,为简化映射算法、提高系统效率提供了一种选择。     

机场建设"一市多场"模式研究

随着“一市一场”模式下的单机场在修建若干跑道后仍不能满足城市对机场的要求,修建第2座机场势在必行。借鉴国外大都市“一市多场”建设的成功经验,结合国内机场建设的实际情况,提出了构建“一市多场”的基本标准,即地方经济指标、运量指标、容量分配指标和航空公司选择指标4项标准,基于这4项标准分析了在实行“一市多场”过程中可能出现的及要实现该模式下机场的最优化配置应注意的问题,并以上海“一市两场”的模式为案例进行实证分析。