飞行器虚拟集成开发与我们并不遥远

社会快速发展的今天,人们乘坐飞机出行已经成为普遍现象,为制造更智能、更能服务于大众的飞机,制造商设计的飞行器也愈加复杂。

飞行器复杂程度越来越高,其子系统、各专业的研究也越来越深入,原本对产品生命周期中后期的维护和监测逐渐演变为要求支持全产品的生命周期。伴随这些要求而来的,是对飞行器进行虚拟集成开发研究,同样也是数字孪生技术和虚拟仿真技术的开发与应用。

数字孪生技术(Digital Twin)

数字孪生技术最早由美国国防部提出,用于航空航天飞行器的健康维护与保障,NASA将其定义为:一个面向飞行器或系统的、集成的多物理、多尺度的概率仿真模型,它利用当前最好的可用物理模型、更新的传感器数据和历史数据等来反映与该模型对应的飞行实体的状态。

2017年底,美国航空航天制造商洛克希德马丁公司发布了未来几年国防和航空航天工业中发挥重要作用的6大顶尖技术,数字孪生在高超音速技术、人工智能技术等技术中位列第一。

数字孪生技术通过测控、测量系统,支持导入飞行器全生命周期实时测量数据,可以达到让物理空间的飞行器实体和赛博空间的飞行器数字孪生体的数据同步,最终实现虚实融合、以虚控实,实质性地提高了基于模型系统工程(MBSE)的实施水平。

虚拟仿真技术(Virtual Simulation Technology)

虚拟仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技发展的基础上,将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物。虚拟仿真技术以构建全系统统一和完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,也可用一些简单的数学模型表示。实体在虚拟环境中相互作用,或与虚拟环境作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术具有集成化、虚拟化与网络化的特征。

目前,将数字孪生用于生产制造的企业很多,但是很少能进行设计研发和运维管理,尤其是贯穿整个产品生命周期。

飞行器集成仿真平台——GCAir

在国产数字孪生尚未兴起的情况下,GCAir诞生了。GCAir由北京世冠金洋科技发展有限公司(简称“世冠科技”)自主研发,是飞行器集成仿真平台,可应用于飞行器设计的设计阶段、验证阶段和运维阶段。

设计阶段:

-需求分析

-方案书设计

-详细设计

验证阶段:

-半物理仿真

-测试验证

运维阶段:

-飞行员模拟演练

-装配/维修/检测训练

-故障预测与健康管理(发动机、飞机)

-任务管理(点对点飞行、无人机任务)等

集成仿真在航空业的应用方向

-液压系统分析

-飞控作动器仿真

-制动系统和防滑制动仿真

-起落架动作、落震试验仿真

-航电冷却系统、防冰

-主动减振系统

-故障注入及健康度管理

应用案例

1.单通道客机子系统虚拟测试工具——虚拟铁鸟

虚拟铁鸟是飞机系统级设计方案的数学展现。由于飞机系统涉及航空发动机、环控、液压、飞控等多个专业领域,一个团队难以完成各专业模型的建立,因此需要由不同专业的团队分别建立各专业模型,通过耦合仿真实现对整个飞机系统功能的预测。

该模型集成测试可实现多来源模型的集成仿真与测试,同时还包括不同模型间接口的自动连接、测试任务的自动测试和模型性能的评估、故障注入分析以及试验过程可视化等功能。

2.基于飞行品质标准的固定翼飞机设计方案评估

-基于标准、产品设计任务书、法律法规等飞机设计技术需求,编写测试用例脚本和结果评估脚本

-在testmanager中配置仿真工程、测试用例脚本列表、结果评估脚本列表

-根据测试用例脚本驱动GCAir进行仿真,进行参数敏感分析

-根据结果评估脚本自动对仿真结果进行评估,判断是否满足指标需求

-自动生成仿真测试报告,用户可自行配置报告中需要显示的关键数据曲线等信息

此外,集成仿真平台还可用于直升机起落架装置系统、直升机飞行动力学模型库和飞行品质评价系统等。

0 条回复 A 作者 M 管理员
    所有的伟大,都源于一个勇敢的开始!
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