飛機系統工程的案例
數字孿生賦能飛機系統工程（免費領視頻）
本場網絡研討會將介紹“先試飛、再建造”方法如何幫助飛機制造企業及其供應商部署全面的數字孿生，打造真正的飛機性能工程設計。
多學科協同的數字化是飛機性能工程的未來。該方法通過對真實場景的虛擬仿真來進行相關行為的驗證和確認，消除不同學科和應用之間的孤島效應來有效解決設計中的復雜性難題。您將有機會領略此飛機系統工程方法如何縮短開發時間并降低風險。
飛機系統工程的優質項目執行
了解如何：
優化未來飛機所有組件的物理行為：結構開發、流體與傳熱、系統設計、熱管理、機艙舒適性、電磁與集成、驗證和認證測試等。
實施從組件級別到集成后的整機級別、從低保真到高保真表現的可擴展建模方法。
采用數字孿生方法，為所有開發階段提供支持，從早期概念、折衷研究和詳細設計到驗證和認證。
管理所有數字模型，以支持敏捷產品開發、基于模型的系統工程以及在認證等諸多背景下的確認流程。
在航空航天業開展數字化的益處
可以通過數字化轉型贏取競爭優勢。在航空航天業開展數字化的益處包括：獲得決策信心、洞察見解、速度、敏捷性、完全可追溯性和調整適應性。數字孿生涵蓋任務關鍵領域，用戶可以從中獲得優質項目執行，通過性能數據形成洞察見解，不斷進步發展。
如果對飛機性能工程采用“先試飛、再建造”方法，就可以運用數字化在航空航天業實現：
復雜性建模 – 在開發過程中利用專業知識
探索無限可能 – 融合仿真和測試
保持融合 – 打破不同部門和相關利益方之間的孤島
更快發展 – 從專為飛機設計難題調整的數字孿生中獲益
先進空中交通面臨的挑戰
如果我們要實現從傳統飛行方式到先進飛行方式的轉變，我們需要克服一些挑戰和風險。
展開 【電動飛機】Zunum選擇賽峰渦軸發動機作為其混合動力支線飛機發電系統的核心
Zunum的目標是振興支線航空市場，通過低至8美分每座英里或250美元每小時運營成本的小型飛機為小型社群提供快捷端到端服務，與皮拉圖斯PC-12等傳統飛機相比降低60-80%。
可耐普稱：“賽峰直升機發動機公司接觸了我們，他們對支線市場非常認同，認為目前直升機運營成本是無法支撐行業發展的。Zunum與賽峰在其他領域也在尋求合作?！?貝爾已經選擇賽峰為其垂直起降空中出租車驗證機提供混合分布式推進系統。該機首飛定于2020年，目前在法國開展地面試驗。
Zunum已經采購了羅克韋爾的渦輪指揮官飛機作為推進系統的試驗平臺。該飛機將改型并進行測試。一開始，該飛機的兩臺渦槳發動機之一將拆除并換裝電機，通過變速箱驅動原螺旋槳。
●涵道風扇和電機將取代渦輪指揮官的渦槳發動機，由電池和機身內的渦輪發電機驅動。
可耐普稱：“明年夏天首飛，開始只由電池供電。賽峰將在地面試驗渦輪發電機，然后我們將發電機裝入飛機，在渦輪指揮官上進行飛行試驗。飛行試驗平臺將在2019年底前搭載渦輪發電機和電機首飛?！?賽峰直升機發動機公司的前身透博梅卡在70年代曾使用渦輪指揮官進行Astafan小型渦扇發動機的飛行試驗。目前選擇其繼續試飛的原因之一是機翼較高，方便下一階段在翼下安裝涵道風扇。安裝混合動力系統后，試驗平臺將進行一系列小范圍改裝的同時，Zunum將升級其控制軟件?？赡推辗Q在首飛真機前，動力系統將在飛行試驗平臺上進行數月的確認試驗。
展開 霍尼韋爾和賽峰各自推出飛機混合動力系統和純電動力系統演示硬件
尋求飛機能源系統和推進系統的替代解決方案目前已成為行業最新熱點，近期兩家發動機企業霍尼韋爾和賽峰分別首次展示了其實用性較高的混合動力和純電動力飛機大尺寸測試硬件。
盡管電推進興起于電動垂直起降（eVTOL）城市空中交通，但電機制造企業已在此基礎上謀劃了長期發展路線圖，從而滿足軍用航空、通用航空和支線運輸機對動力系統提出的較高用電需求。
傳統燃氣輪機制造企業開始涉足正在成形的電推進市場，通過企業內部創新或外部合作等方式，同電力系統、電機和電池供應商建立合作關系。
近期，霍尼韋爾公司正在研發基于HTS900的混合電推進系統，其兆瓦級發電機設計已完成90%，賽峰集團推出的ENGINeUS45電動機額定功率達到45千瓦。
一、霍尼韋爾公司針對小型固定翼和垂直起降飛行器開發從60千瓦到1000千瓦級別的各類發電機
霍尼韋爾公司混合/電推進部門高級總監布萊恩·伍德（Bryan Wood）表示：飛機混合動力系統和純電動力系統將具有廣闊的市場前景，目前可能應用在軍事、小型固定翼和垂直起降等領域。為滿足潛在應用需求，公司正在持續研發兆瓦級發電機，其潛在應用對象已從年初極光飛行科學公司的XV-24A改為DARPA的X-plane。
電機目前正在佛羅里達州立大學進行測試，此前曾在佛羅里達州奧蘭多舉行的全國公務航空協會（NBAA）會議上進行展示了混合電推進發動機，包括兩臺200千伏安電機和HTS900渦軸發動機。霍尼韋爾公司發動機和動力系統總裁布萊恩·希爾（BrianSill）表示：“公司正在開發多個功率等級的發電機，覆蓋從60千伏安到1兆瓦各類電機。”
研究中的一部分內容就是選擇技術應用領域。希爾表示：“目前可選的方向有HTS900發動機和131-9（輔助動力裝置）”。
展開 飛機高升力系統的虛擬測試
試驗臺模型，包括實際物理測試所要設置的詳細信息，首先要經過驗證（圖3），然后才能擴展應用到接近于實際飛機的變量。
圖3：高升力系統多體仿真模型（模擬試驗臺的實現）
使用集成方法的好處，如圖4所示，包括縮短時間和減少成本，以及更好的結果質量。
圖4：物理和虛擬測試有統一的測試結果
仿真數據和過程管理
適航認證管理局的規章還要求一個
定義明確和健全的過程，來追蹤認證過程中涉及的完整數據鏈。當前，飛機系統的開發是基于需求工程（RBE）的。反過來說，這個過程推動了測試部門內部去開發基于需求的測試（RBT）流程。系統要求的所有功能和屬性（例如性能和安全性）均以結構化方式，并由基于Doors（Telelogic）的數據庫進行管理。
測試管理系統（TMS）將每個需求的形式化驗證分配給一個或多個已有的測試工具。每個測試工具都有一個本地流程和數據管理系統。進行測試后，TMS會匯總來自本地平臺的所有測試數據，并且自動生成測試報告和最終的認證文檔（覆蓋報告）。圖5顯示了全局測試過程的示意圖。為了在現有測試過程中成功進行虛擬測試，基于SimManager開發了一個解決方案（圖6）。SimManager環境連接到測試管理系統，實現物理測試與虛擬測試間的數據流。
圖5：系統認證的全局測試過程
圖6：HLVST虛擬測試平臺的示意圖
后處理定義表用于定義原始仿真結果的處理方式。這包括相關參數的逐塊定義，及其條件（例如，偏移量或縮放因子的應用）和關鍵結果提取的定義。
定義表在MS Excel中實現，還包含關鍵結果值輸出表的模板和用于優化展示的格式宏。
展開 
飛機新概念結構設計與工程應用
關鍵詞
新概念結構；設計與制造一體化；增材制造；工程化驗證
引用格式
王向明.飛機新概念結構設計與工程應用［J］.航空科學技術，2020，31（04）：1-7.
Wang Xiangming.New concept structure design and engineering application of aircraft［J］.Aeronautical Science & Technology，2020，31（04）：1-7.
新型戰機是我國空中作戰體系中的重要組成力量，其作戰性能和飛行安全與機體結構屬性密不可分。機體結構構成飛行平臺，對設計、制造要求極高，包括高減重、長壽命、多功能、低成本、快速響應研制，對飛機的研制至關重要、不可或缺。
傳統結構自噴氣式飛機誕生以來已持續70多年，存在諸多弊端，如零件多、質量大、危險部位多等。超重通常達數百千克以上（占結構總重的8%～20%），疲勞開裂占外場損傷總量的80%，美國戰機面臨同樣問題，如F-35 超重640～900kg，F-22投入3.5億美元進行抗疲勞改進。通常采用精益設計和先進材料、工藝替換來挖掘潛力，但已觸及“天花板”，甚至關系到新機研制的成敗，如無人作戰飛機如果采用傳統結構就無法實現高過載的設計要求，大部件接頭凸出飛機外形，會顛覆飛機先進氣動隱身布局。
為什么戰機傳統結構“弊端”長期難以突破?
展開 飛機一般用什么操作系統？安全不？
飛機上一般用的是什么操作系統？這是很多人一直想要知道的答案。
這段根據 V友轉自百度知道的答案：
航空軟件并不神秘，從計算機架構上來說，同普通的計算機系統并無太大區別，都是由處理器，總線，I/O設備，存儲設備，網絡設備，通訊設備，操作系統和應用軟件所構成的。僅僅是為了滿足很高指標的可靠性，健壯性和實時性，而采用了另一套東西而已。
1、波音-787，AH-64用的操作系統是VxWorks
來自：VxWorks的官方網站
VxWorks ?是世界上第一個也是唯一一個支持通過容器部署應用程序的實時操作系統 (RTOS)。
VxWorks 的最新版本包括對 OCI 容器的支持。現在，您可以使用類似 IT 的傳統技術更好更快地開發和部署智能邊緣軟件，而不會影響確定性和性能。了解獨立研究人員 VDC 為何再次將 VxWorks 命名為邊緣的第一 RTOS。
VxWorks ?在最具挑戰性的安全關鍵應用中得到驗證，使技術供應商能夠更輕松、更具成本效益地滿足 EN 50128、IEC 61508、ISO 26262、DO-178C 和 ED-12C 的嚴格安全認證要求。
VxWorks 653 是一個安全、可靠和可靠的實時操作系統 (RTOS)，它在最新的 ARM ?、 Intel ?和 PowerPC 多核處理器平臺上提供了一個具有強大時間和空間分區功能的開放式虛擬化平臺。VxWorks 653 的技術已在 100 多架民用和軍用飛機上經過 360 多個客戶的 600 多個安全程序證明，正在推動航空航天和國防領域向軟件定義系統的過渡，帶來解決實際業務問題的創新技術。
展開 以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(1)
因此，在過去十年中，所有這些動機使MBSE受到了極大的歡迎，其中，系統工程產品開發過程的所有活動（如定義客戶需求、識別系統功能、收集需求、生成替代系統架構（architecture）以及驗證和確認任務）均由模型而非文檔支持。由于對更高性能、更低環境影響和功能增強的新需求導致系統復雜性呈指數級增長，預計MBSE在未來幾十年內將在系統工程領域發揮越來越大的作用。因此，航空航天和其他領域的幾家公司已經開始向MBSE過渡，以開發復雜系統。
文章來源MBSE知識庫與應用案例
基于GCKontrol實現飛機渦扇發動機系統的建模與仿真
用GCKontrol對該渦扇發動機進行部件級建模，可實現穩態、過渡態仿真，用于發動機性能分析，控制系統設計等。
渦扇發動機結構示意圖
二、系統詳細設計
2.1 工程設計
發動機模型基于GCKontrol軟件進行搭建。通過本軟件，可采用拖拉標準模塊實現仿真模型的構建，同時可在模型界面直接修改相關參數。
飛機氧氣系統中氧化鋯傳感器的作用
在較高的海拔，由于空氣密度的降低，我們需要補充氧氣，例如在高度較高的非增壓飛機上，飛行員需要避免缺氧。
自飛機誕生以來，它的安全性一直是重中之重，因為只要它有一絲故障，就關系到飛機上所有人的生命，氧氣便是其中至關重要的一環。注：飛行高度10000英尺以下無需供氧。因而航空用氧有一些特殊性，例如露點，假如露點過高，會出現閥門因結冰而卡死的情況?？傊?，氧氣系統對于飛行安全的影響，是非常大的。
21%氧含量在海平面或附近是足夠的，但在較高的海拔，由于空氣密度的降低，我們需要補充氧氣。那是因為在高度較高的非增壓飛機上，飛行員需要避免缺氧，這是一種由于氧氣供應減少而導致大腦遲鈍的生理狀態。增壓飛機在出現增壓問題時依靠氧氣系統補充氧氣。雖然氧是一種救命的氣體，但在使用不當的處理或維修方法時，它會對生命造成危害。下面工采網小編和大家一起看看飛機氧氣系統中氧化鋯傳感器的作用。
氧氣系統旨在儲存或產生純氧供應，并根據需要調節、稀釋氧氣，然后將氧氣分配給機組人員或乘客。氧氣系統安裝在許多飛機以及大多數商用和商務飛機類型中。根據相關飛機的類型和作用，氧氣系統可用于正常運行，為特定情況提供補充氧氣，或在發生冒煙、火災、煙霧或損失的情況下提供緊急氧氣，加壓。
在配套在供氧系統中，氧氣濃縮器上，是其重要控制，通過實時監控和控制氧氣濃縮器產品氣的氧分壓，保障整個飛機中的供氧安全。工采網提供的英國SST 氧化鋯氧氣傳感器系統 - O2S-FR-T2-18BM-C及霍尼韋爾Honeywell 機載氧氣傳感器（O2傳感器） - KGZ-NGL都可監控氧分壓。
英國SST 氧化鋯氧氣傳感器系統 - O2S-FR-T2-18BM-C提供了一個完整的解決方案，客戶無需開發自己的電子產品。
展開 以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(2)
在支持數字化設計工程轉型的使能器中，基于模型的系統工程(MBSE)在過去十年中越來越受歡迎。一些航空、汽車和國防部門已經開始向MBSE方法過渡。MBSE實踐者提倡多重好處，如管理復雜性，確保一致性和完整性，改善溝通。因此，在產品開發環境中，基于模型的系統工程和多學科設計分析優化都旨在支持復雜系統(如飛機產品)的開發。
敏捷框架----------實現和支持MDAO工作流的設置和執行的技術
開發復雜系統面臨的挑戰
1. 復雜性增長產生的挑戰
工程產品復雜性的一個常見度量是由組成系統的部件數量，以及實現系統功能所需的軟件源代碼的數量來表示的。自1960年以來，汽車、集成電路和航空航天器的復雜性急劇增加，但是航空航天器的設計、集成和測試的總時間也隨著復雜性的增加而增加，與其他行業的趨勢相反。縱觀航天飛行器復雜性的增長，我們可以觀察到不斷增加的SLOC。過去幾十年飛機駕駛艙的發展就是一個例子，軟件已經取代了航空電子系統的模擬元件，向著全玻璃座艙設計發展。雖然更干凈的設計可能意味著簡化(從操作角度來說確實如此)，但它也只是阻礙了每一代產品所增加的功能和自動化。
2. 集成和組織方面產生的挑戰
當特定領域的設計（例如學科分析）是由分布在不同組織和不同國家的專家團隊提供的，集成產生的挑戰就更大。
展開 MBSE | 基于模型的系統工程系列之基礎篇
在全球產業界多年系統工程實踐的基礎上，在信息技術和企業信息化建設的賦能下
，基于模型的系統工程（MBSE）逐漸被公認為，在軍用及民用在內的所有產業領域內，進行復雜產品研制和生存周期保障的新型研發范式
。
在此背景下，我們希望通過一系列圍繞 MBSE 展開的文章，從 MBSE 的基礎知識開始、與讀者一起探討基于模型的系統工程過程的最佳實踐。同時，讀者也可以通過這些文章了解到怎樣使用 MathWorks 提供的工具開展
系統工程活動
。
本篇做為本系列文章的第一篇，主要和讀者一起回顧和梳理 MBSE 的基礎概念，為后續文章提供理論基礎。
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根據國際系統工程協會（INCOSE）在 2007 年發布的《SE 愿景 2020》中的定義，
MBSE 是建模方法在系統工程中的形式化應用，用以支持在系統全生命周期內開展需求、設計、分析、驗證和確認相關的活動
。從定義可以看到，MBSE 是基于文檔的傳統系統工程工作模式的演進，力求以多視角的系統模型做為橋梁，將跨學科/領域的模型關聯起來，實現跨學科/領域的模型追溯，從而驅動大型復雜系統生存周期內各階段的工程活動，最終實現以模型驅動的方法來采集、捕獲和提煉數據、信息和知識。
《INCOSE 系統工程手冊》、《NASA 系統工程手冊》、《FAA 系統工程手冊》以及《中國商用飛機有限責任公司系統工程手冊》中對系統工程實踐有完善的描述，如果需要深入了解系統工程相關概念和具體實踐，請參閱這些手冊。
MBSE 是采用模型驅動的方式對系統工程的實踐，本文就從系統工程要做的幾個典型任務入手，介紹 MBSE 都做什么，幫助大家理解MBSE的內涵，并進一步開展 MBSE 的實踐。
展開 
以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(3)
利用建模技術和系統工程方法對每一層交付的產品或服務以及流程和活動加以形式化處理。因此，人們需要為每層確定專用的數據模型、交換格式和本體，并進行了開發。最后，對每個層進行建模，考慮到多個透視圖，關注層的專用方面，例如體系結構描述、相關利益方、部署的過程、交換的數據，等等。
從概念框架結構可以看出，有一個明確的層專用于“開發系統”，它們支持并支持設計，但通常在“復雜系統”層本身中處理。明確地建模這樣一個層，是簡化上游架構設計階段與下游產品設計活動的過渡的關鍵。本文介紹的用于MDAO的MBSE方法側重于開發系統層。
航空航天系統（如飛機、航天器和衛星）的特點一直是隨著需求的變化、期望的變化、市場的破壞和技術前景的變化而不斷發展技術。這一趨勢包括不斷開發新的設計方法和新興方法，以“支持”開發“更好”的產品。更一般地說，我們可以說，為了設計下一代航空航天“復雜系統”，總是有必要沿著下一代支持性“設計系統”發展。設計系統與正在開發的復雜系統之間的關系如圖7所示。在當前航空航天技術領域，下一代設計系統需要利用數字設計工程方法，以加快開發時間，最小化相關成本，同時最大限度地提高正在開發產品的價值。
目前，飛機開發項目中可能有多種設計系統可用。這些包括PLM（產品生命周期管理）集成環境、MDAO（多學科設計分析優化）框架、KBE（基于知識的工程）應用程序、協作管理平臺，通常并行運行。然而，盡管數十年來對研發活動進行了投資，但其中大部分尚未用于生產線產品的開發。隨著待設計產品的功能和能力的增長，此類設計系統的復雜性也在增加，導致“缺乏靈活性”，無法有效部署。反過來，管理設計系統的復雜性成為關鍵挑戰，即管理開發中系統的復雜性。
下一代復雜系統（例如，新型飛機概念）的發展，需要得到下一代“設計系統”的支持。
展開 民用飛機系統安全性要求，源自何方？
01 前面的話
雖然航空運輸是公認的最安全的交通運輸手段，但自飛機誕生至今，一些致命的飛行事故仍頻頻發生。因此在民用飛機的設計過程中，飛機設計師必須考慮飛機安全性的要求，使安全性成為民用飛機的一種基本特性。
那么民機和系統設計的安全性要求，究竟源自何方？且聽本文細細道來。
02 公眾利益和適航的要求
民用飛機安全性要求，最初來源于公眾利益和適航的要求。
伴隨著多次空難事故的發生，公眾從自身利益出發，要求政府對空中飛行活動進行管理，以確保航空器的設計、制造和維修，能夠達到一定的安全性水平。
因此適航規章（例如 CCAR/FAR/CS 25.1309）及相關咨詢材料，定義了飛機能在預期的環境中安全飛行的要求，以保護公眾利益。
伴隨著民用飛機設計技術的發展，飛機和系統所實現的功能得以不斷擴展，復雜電子硬件和軟件得到廣泛應用。
現代飛機的氣動布局和結構設計，與飛控系統、推進系統、航電系統的關系也日益密切，電傳飛行控制等系統已成為機上最重要、最復雜的系統。
針對這樣一類復雜系統，需要考慮當單個或多個功能喪失或異常時，對飛機、機組及乘客的潛在危害。此外，還需考慮執行不同功能的系統之間的相互影響。
03 公眾/飛機制造商/運營商的折中
公眾對飛機安全性的要求是永無止境的！
而安全性要求越高，相應的系統架構復雜度、研發難度、維護工作和重量等也越高。這對于飛機制造商和飛機運營商而言，有時是難以承受的。
因此，定義合適的安全性要求，使公眾、飛機制造商和飛機運營商都能夠接受，是一個折中和權衡的過程。這一過程的關鍵則是定義 “失效狀態的發生概率” 和 “影響程度” 之間的約束關系。
即，隨著失效狀態影響程度的加深，其故障發生概率要求越來越小。
展開 AMESim仿真技術在飛機液壓系統中的應用
AMESim 仿真技術在飛機液壓系統中的應用
郭 軍吳亞峰儲妮晟
西北工業大學 動力與能源學院陜西 西安 710072
摘 要對法國Imagine 公司推出的專門用于工程系統建模仿真和動態性能分析的高級液
壓/機械系統建模仿真平臺AMESim 的主要特點和功能進行分析. 以飛機前起落架液壓收放
系統為例應用AMESim 建模仿真技術使用圖形化建模方法建立系統元件的仿真模型對飛機
前起落架收放系統進行仿真結果分析并提出采用AMESim 的批處理方式優化系統參數的方
法.
關鍵詞AMESim 仿真建模液壓系統飛機起落架批處理
中圖分類號V233.91; TP391.9 文獻標志碼A
Application of AMESim in aircraft hydraulic
system
GUO Jun, WU Yafeng, CHU Nisheng
(School of Engine & Energy, Northwestern Polytechnical Univ., Xi an Shannxi 710072, China)
Abstract: The features and functions of AMESim developed by Imagine Co. are analyzed,
which is specialized in engineering system modeling, simulation and dynamic
performance analysis for advanced hydraulic/mechanical system.
展開 廣州飛機維修工程公司成為波音維修支持供應商
近日，波音公司與廣州飛機維修工程有限公司（GAMECO）簽署了一份維修服務協議，合作在亞太地區提供維修支持。通過此協議，波音將提供維修培訓和維修數據接口以及技術支持，同時GAMECO承諾將保持波音在維修服務方面的嚴格質量標準。鳳凰環氧樹脂127https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48285.html
波音全球服務集團供應鏈副總裁肯·肖（Ken Shaw）表示：“與GAMECO合作可支持我們滿足亞太地區客戶需求的承諾。通過與區域內的維修商合作，我們能夠利用其現有的資源更好地服務當地市場?！?GAMECO首席執行官兼總經理Norbert Marx表示：“對于我們公司、員工和客戶而言，這是一個絕佳的機會。我們非常高興可以成為一家波音供應商，來支持多種波音新產品和服務，并從波音的廣泛經驗和提供的新產品培訓中受益。”
通過波音正在提供的培訓，GAMECO預計將滿足甚至超過成為波音供應商所需的技術要求，涵蓋復合材料和部件修理能力、起落架大修和其他維修服務領域。
成立于1989年10月的廣州飛機維修工程有限公司是一家總部位于廣州的獨立維修提供商，是中國南方航空股份有限公司、南華國際飛機工程（香港）有限公司、和記黃埔飛機維修投資（香港）有限公司的合資企業，提供飛機、起落架、發動機反推裝置和部件的維修服務，以及飛機停場支持、噴漆和工程服務等。
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