飞机研制过程中仿真生命周期管理的研究.pdf

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1、飞机研制过程中仿真生命周期管理的研究ResearchonSimulationLifecycleBasedonSystemEngineeringManagementofAircraftDevelopmentProcess妻曼三竺。墓皇懋I耋D许鸿杰沈波金航数码科技有限责任公司川削“““腿一-L-'●●～氐‘-许鸿杰西北工业大学飞行器设计专业博士。长期从事多物理耦合仿真分析．多学科优化设计及仿真生命周期管理的研究及相关工作。飞机研制是一个涉及多专业、多学科的复杂系统工程，为了满足其苛刻的性能要求，需在较短的研发周期内严格控制成本及协

2、调众多参研单位，采用系统工程已经成为确保飞机研制成功的有效方法⋯。随着气动、结构、控制等多个专业的仿真技术应用越来越广泛和深入，仿真已成为了贯穿整个研制过程、验证飞机性能、92航空制造技术·2015年第18期通过分析在飞机研制过程中的系统工程模型，以面向多专业耦合协同仿真及设计、仿真、验证一体化，实现飞机研制的多学科优化设计为目标。研究系统工程方法对研制过程中仿真生命周期的有效管理。并在该理论基础上。实施构建基于系统工程的仿真生命周期管理系统。从而确保研制过程中仿真的可靠性、可控性及协同性，以达到缩短研制周期、控制研制成本及保证

3、研制质量的目的oDOI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．18．092提升品质的重要手段旺】。由于研制过程使用的仿真软件多样、产生的数据异构、协同的部门众多、跨越阶段较长，如何对研制过程中的仿真进行有效的管理，是确保研制顺利进行的基础‘31。仿真数据管理是仿真管理的基础，但是仅对仿真的数据进行版本、权限、存储及检索等基本的管理不能满足飞机研究过程中复杂的仿真管理要求，因而，如何进行仿真生命周期管理(SimulationLifecycleManagement，SLM)成为飞机研制过程中仿真管理的重要问题【

4、4】。仿真生命周期管理是指仿真部门内部以及协作部门及企业之间，支持仿真全生命周期信息的创建、管理、分发和应用等一系列应用的解决方案，它需要集成与仿真相关的人力资源、流程、应用系统和信息，主要包括基础技术和标准(如仿真的可视化、仿真协同、仿真工具集成等)、仿真分析的工具(如Abaqus、Ansys、Nastran、Matlab等)、核心功能(例如仿真数据管理、仿真流程管理及仿真任务管理等)。本文通过分析在飞机研制过程中的系统工程模型，以面向多专业耦系统工程合协同仿真及设计、仿真、验证一体化，实现飞机研制的多学科优化设计为目标，研究

5、系统工程方法对研制过程中仿真生命周期的有效管理。并在该理论基础上，实施构建基于系统1二程的仿真生命周期管理系统，从而确保研制过程中仿真的可靠性、可控性及协同性，以达到缩短研制周期、控制研制成本及保证研制质量的目的151。飞机研制过程中仿真生命周期管理的核心问题在研制阶段综合运用数字化设计、仿真分析和试验技术进行多学科设计与评估是研制过程中系统工程的总体要求。但是，由于飞机系统的复杂性及仿真的学科性等特点，仿真在研制过程中仍然存在着众多问题。在协同研制过程中，仿真生命周期管理的核心问题及其相互关系如图1昕示一份＼J．、／＼／图1飞

6、机研制过程中仿真的核心问题(2)软件集成及异构数据的管理。目前各类分析仿真软件分散使用，各专业之间独立分析，它们之间的数据传递、模型转换依靠人工进行，不但效率低，而且易出错。同时，由于研制过程中不同专业领域采用的仿真软件也不同，从而导致了仿真数据的异构性。如何整理异构数据，是实现多学科耦合及优化的前提条件。(3)仿真标准化及流程管理。仿真分析流程因为工具应用和个人分析的差异，导致了分析结果的多样性，制约了产品性能的顺利验证。如何在研制过程中建立仿真规范和统一的仿真分析流程，是保证验证结果的可信度与统一性的途径。(4)仿真数据的有

7、效管理。仿真所采用的工具及产生的数据分散在每个工程师的自身工作空间，没有进行统一的规划与管理，形成了数据的孤岛，这对飞机性能数据的追溯、查询以及随后的适航认证均产生了较大的障碍，不符合飞机研制的系统工程的要求。研制过程中仿真生命周期管理的系统工程模型1仿真的五维系统工程模型根据系统工程的要求，在飞机研制过程中仿真工作需要实现系统化、综合化、程序化、最优化及标准化16】。依据霍尔三维系统工程模型可以把飞机研制中的仿真分为时间维、逻辑维及知识维【7J。时间维是指研制过程中仿真经历的阶段；逻辑维是指仿真在研制过程中主要思路和方法；知识

8、维指飞机研制过程中涉及到的专业学科和基础理论18】。然而，在飞机实际研制过程中，霍尔三维系统工程模型难以完整地描述仿真生命周期管理的各个方面。因而在霍尔三维模型的基础上，结合飞机研制过程中仿真的特点，建立五维仿真分析的系统工程模型，如图2所示。(1)时间维。飞机