• 2017年第3期文章目次
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    • >建模与仿真
    • High Fidelity Simulation of Turbulent Jet and Identification of Acoustic Sources

      2017(3):1.

      摘要 (772) HTML (0) PDF 2.62 M (866) 评论 (0) 收藏

      摘要:A turbulent round jet at the Reynolds number of 7,290 is simulated by direct numerical simulation to study jet noise source and its propagation. A large domain of 60 diameters in the axial direction, 30 diameters in the radial direction, and full 360 degrees is chosen to minimize the effect of boundary conditions. The spatial statistics of the simulated flow and the peak amplitude of acoustic radiation at 45degree angle agree well with existing literature, confirming the quality of the data. Motivated by FfowcsWilliams and Hawkings equation, acoustic source terms for the farfield sound propagation were identified both in the time and the frequency domains. The spectra at three respective locations of the potential core, the shear layer, and the ambient indicate that the fluctuation magnitudes are highest in the shear layer, followed by the potential core and the ambient. The turbulent characteristics are isotropic in the potential core and the shear layer, and the ambient exhibits an intermittent behavior.

    • 航电系统安全性分析工具设计与研究

      2017(3):10.

      摘要 (937) HTML (0) PDF 2.11 M (1582) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着航电系统综合化程度的不断提高,传统的安全性分析方法过于依赖工程经验,难以保证失效模式的完备性。同时在系统迭代设计的过程中,由于系统的复杂性,会导致安全性分析工作量过大,增加了时间及经济成本。针对上述问题,设计了一种自动化安全性分析工具,基于SysML描述语言建立安全性数据模型,采用路径追溯的方法完成故障树自动建模,并对生成的故障树进行共模分析和区域安全性分析。以某系统为例的实验结果表明,该工具能够实现故障树自动建模与分析,提高了安全性分析的效率和完备性。

    • 基于模型的飞机系统架构设计综述

      2017(3):17.

      摘要 (798) HTML (0) PDF 2.03 M (2518) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

    • 基于模型的航电系统集成验证技术研究

      2017(3):21.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 2.08 M (1894) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。

    • 基于构型项目分类的民机系统适航符合性证据体系结构研究

      2017(3):26.

      摘要 (1016) HTML (0) PDF 1.50 M (1476) 评论 (0) 收藏

      摘要:民机型号合格审定程序要求型号申请人通过系统性规划和实施型号研制过程,向局方提出正确、完整和可追溯的适航符合性证据,用“设计保证”确保产品符合适航规章要求。基于系统工程中“双V模型”(Validation & Verification, 简称“双V模型”)理论,以“研制规划保证回路”和“研制过程回路”为两条核心路径,辨识了证据体系与构型管理、民机系统研制过程及型号合格审定过程之间的接口关系,以飞机、系统和设备层级下的构型项目类型为框架,提出了以“规划保证”、“需求定义”、“逻辑/物理方案实现”、“确认数据”和“验证数据”五个维度构成的符合性证据体系,明确了证据链数据间的传递关系。

    • 民用飞机验证类试验/试飞中构型差异管理策略研究

      2017(3):31.

      摘要 (670) HTML (0) PDF 1.35 M (1138) 评论 (0) 收藏

      摘要:在民用飞机研发过程中,构型差异管理是适航验证类试验/试飞过程中进行的必要动作,用以评估当前设计构型能否满足试验/试飞进行的要求以及试验/试飞的适航代表性。从单机设计构型要求、适航验证类试验/试飞要求、型号设计构型、单机设计构型以及实物状态的角度出发,分析了适航验证类试验前后飞机的各类构型差异,并提出了构型差异管理模型。

    • 民机研制系统工程若干基本概念的哲学思考

      2017(3):35.

      摘要 (650) HTML (0) PDF 1.33 M (1105) 评论 (0) 收藏

      摘要:出于自主创新的需要,国内航空工业界已逐渐认识到系统工程方法在民机研制中的重要性。因此,越来越多的民机企业开始采用国际权威的《民用飞机与系统研制指南(SAE ARP 4754A)》来进行民机型号的研制,以确保民机型号研制过程能满足适航审查的要求。然而,由于这一指南中的一些基本概念不够清晰、逻辑也不严密,使得国内民机工程师难以准确把握系统工程的本质,进而导致他们实施系统工程方法时面临着很大的困难。从科学哲学、设计哲学等与民机研制紧密相关的学科出发,对民机研制系统工程中的若干基本概念进行了剖析,并在此基础上提出了一组更加清晰的系统工程概念(即行为、作用、功能、需求、要求等),以方便民机工程师能更好地理解系统工程方法的本质,并能在民机型号研制过程中进行应用。

    • >材料与结构多尺度建模
    • Multiscale Modelling of Aerospace Composites—A Perspective

      2017(3):42.

      摘要 (394) HTML (0) PDF 662.73 K (757) 评论 (0) 收藏

      摘要:This paper introduces a series of approaches in the modelling of composites with complex multiscale structures and features. Fundamental theory underlying multiscale structures are brought to light and discussed. There can be considerable benefit in the representative application of multiscale modelling techniques to civil aircraft design and this aim of this paper is to provide essential perspectives from several fields of research that may be beneficial to aerospace composites modelling methodologies if applied appropriately.

    • 复杂机构设计中的载荷敏感性分析

      2017(3):49.

      摘要 (600) HTML (0) PDF 2.26 M (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计复杂机构,涉及的载荷种类往往很多,为达成设计目的,每一载荷的敏感性均应进行分析,并完成作用力等效综合。载荷敏感性分析目的是找出机构中对实现功能会造成较大影响的载荷因素,通过作用力等效综合,回答系统在全工作包线内能否满足设计需求,以保证机构功能顺利实现。以某型飞机前起落架机构设计为例,对其运动过程中的各种载荷进行了敏感性分析,再现了实际工作中出现的问题,并提出解决方案,体现了载荷敏感性分析在复杂机构设计中的应用和重要性。

    • 民用飞机校验机动仿真研究

      2017(3):54.

      摘要 (716) HTML (0) PDF 1.44 M (1080) 评论 (0) 收藏

      摘要:校验机动是民用飞机纵向俯仰机动中的一种,它是机翼、平尾等部件的载荷严重情况之一。对于校验机动的分析国内国际上的主流是采用机动仿真法。美国的FAR和欧洲的CS适航条款对校验机动有着不同的要求,FAR指定了俯仰角加速的要求,没有指定俯仰操纵器件的输入;而CS则指定了俯仰操纵器件的输入,对俯仰角加速度没有要求。以往国内校验机动一直以FAR条款为设计基础,对于CS条款的研究和分析不多,以欧洲CS条款为基础,对校验机动的仿真分析进行了研究。

    • 大型客机辅助冷却系统稳态仿真模型

      2017(3):58.

      摘要 (731) HTML (0) PDF 1.83 M (897) 评论 (0) 收藏

      摘要:为指导大型客机辅助冷却系统的设计,针对机载蒸发循环和液体冷却循环相结合的辅助冷却系统,开发了系统稳态仿真模型。建立了适用于系统仿真的压缩机、换热器、电子膨胀阀等部件模型;对系统各单元之间的相互关系进行分析与解耦,建立了适用的系统求解算法。对系统性能随制冷剂充注量的变化趋势进行了预测分析,分析结果表明,辅助冷却系统稳态仿真模型对系统性能变化趋势的预测符合理论分析结果,模型可靠。

    • 民用飞机风挡防冰性能评估

      2017(3):64.

      摘要 (439) HTML (0) PDF 1.62 M (1211) 评论 (0) 收藏

      摘要:民用飞机适航条款要求在结冰条件下应确保风挡外表面不能结冰,防止影响飞行员视界。因此应确保结冰条件下风挡具有足够的加热功率使其外表面温度高于冰点。根据防冰传热传质机理,利用CFD和Matlab相结合的方法建立了三维风挡热性能分析模型,对某型民用飞机风挡防冰性能进行评估。具体包括防冰热载荷确定、表面温度评估和关键参数校核三部分,并给出了典型飞行工况下风挡防冰热性能评估算例。

    • >大数据处理与分析
    • 基于深度学习的航空器异常飞行状态识别

      2017(3):68.

      摘要 (1235) HTML (0) PDF 2.33 M (2133) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞行设备快速存取记录仪(Quick Access Recorder, 以下简称QAR)保留了原始航班各类重要飞行参数在内的航行信息,使研究分析航空器实时状况和保障飞行质量成为可能。针对QAR数据高维大样本的特点,在如今大数据背景下,除了传统机理建模分析航空器飞行状态外,采用深度学习的方式建立基于数据驱动的航空器飞行状态识别模型,理论与实用意义兼具。通过对真实QAR飞行数据的研究,开发了基于深度稀疏受限玻尔兹曼机的异常飞行状态识别程序。首先利用小波降噪技术对原始飞行数据进行预处理清洗,在一系列典型飞行参数上提取经典时域特征以及小波奇异熵等信息熵特征构成特征集。在此基础上,分别利用经典的线性主元分析技术和深度稀疏玻尔兹曼机对特征集进行有效降维,最后采用四折交叉验证方式,通过高斯过程分类器实现对飞行状态的辨识。实验结果显示,基于深度受限玻尔兹曼机〖CD*2〗高斯过程分类的飞行状态识别具有较高分类准确性。

    • 面向持续适航工程数据的大数据采集和处理技术初探

      2017(3):79.

      摘要 (425) HTML (0) PDF 2.68 M (1015) 评论 (0) 收藏

      摘要:国产某型飞机在持续适航阶段开展事件收集、风险评估、工程调查和措施制定等工作时,需要机型资料、机队信息、运营记录、事故事件、局方信息等工程数据提供输入、参考以及辅助分析。研究了持续适航工程数据与大数据之间的关系,初步规划了面向持续适航工程数据的大数据系统架构,并通过以下自动化方式实现了相关数据的采集与处理,形成了持续适航工程数据库:首先利用网络爬虫数据采集技术实时准确地获取一些国内外公开数据;其次应用VBA语言对已获得数据进行整理与自定义处理;最后基于大数据的映射分析方法对这些工程数据进行分析。该持续适航工程数据库已有效应用于某型国产飞机持续适航体系的日常运行工作。

    • A Comparison of Techniques for Solving the Poisson Equation in CFD

      2017(3):85.

      摘要 (650) HTML (0) PDF 1000.40 K (868) 评论 (0) 收藏

      摘要:CFD is a ubiquitous technique central to much of computational simulation such as that required by aircraft design. Solving of the Poisson equation occurs frequently in CFD and there are a number of possible approaches one may leverage. The dynamical core of the MONC atmospheric model is one example of CFD which requires the solving of the Poisson equation to determine pressure terms. Traditionally this aspect of the model has been very time consuming and so it is important to consider how we might reduce the runtime cost. In this paper we survey the different approaches implemented in MONC to perform the pressure solve. Designed to take advantage of large scale, modern, HPC machines, we are concerned with the computation and communication behaviour of the available techniques and in this text we focus on direct FFT and indirect iterative methods. In addition to describing the implementation of these techniques we illustrate on up to 32768 processor cores of a Cray XC30 both the performance and scalability of our approaches. Raw runtime is not the only measure so we also make some comments around the stability and accuracy of solution. The result of this work are a number of techniques, optimised for large scale HPC systems, and an understanding of which is most appropriate in different situations.

    • 基于大数据的民用飞机未来运营模式探索

      2017(3):95.

      摘要 (1231) HTML (0) PDF 1.64 M (1594) 评论 (0) 收藏

      摘要:大数据作为一种新兴的IT实现方式,在深刻影响IT业变革的同时,也为航空业带来了新的发展机遇。飞机运行过程中产生的海量运营数据最能体现民机的大数据基因,基于大数据的飞机运营支援将会是其在航空产业施展拳脚的主要战场之一。首先通过对航空大数据的梳理与分析,获得运营数据的种类、结构、数据流程以及相关特点。然后结合航空公司的具体业务需求,针对飞机典型复杂系统,分别以健康监控中的故障诊断、性能退化预测以及维修辅助决策几大关键技术作为大数据应用的切入点介绍技术研究路线,利用数据挖掘、机器学习等方法识别运营数据在系统不同健康状态下的特征表达,准确预测系统退化趋势,设置风险预警模型以提前预知潜在故障,最后从工程应用角度探讨这些关键技术的大数据实现平台以及基于大数据的运营业务流程。

    • 基于市场航线数据的民用宽体飞机寿命研究

      2017(3):101.

      摘要 (551) HTML (0) PDF 1.52 M (966) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了合理确定我国宽体客机的服役寿命,对不同市场区域内的航线开展了分析和研究。通过对双通道宽体客机运行航线的统计和梳理,列出了不同约束条件下宽体客机运行航线的不同特点和规律,以及对宽体飞机设计服役寿命的影响,其中重点指出了不能忽视“潜在客户”这一重要影响因素。“有所为,有所不为”是我国双通道宽体客机市场定位的原则,避免“大而全”。在宽体客机服役寿命确定的过程中,前提是要立足中国,并辐射亚太地区的基本市场,果断剔除目标市场内那些不具可行性但又对设计服役寿命影响巨大的运营航线,为我国双通道宽体客机的发展“减负”,充分发挥后发优势,增强宽体飞机的航线适应性和竞争力。

    • >机器人与人工智能
    • Hazard Prevention in Mission Plans for Aerial Vehicles Based on Soft Institutions

      2017(3):105.

      摘要 (756) HTML (0) PDF 1.86 M (2098) 评论 (0) 收藏

      摘要:Hazard prevention in mission plans requires careful analysis and appropriate tools to support the design of preventive and/or corrective measures. It is most challenging in systems with large sets of states and complex state relations. In the case of sociotechnical systems, hazard prevention becomes even more dicult given that the behaviour of human centric components can at best be partially predictable. In the present article we focus on a specic class of sociotechnical systemsnamely air spaces containing pilot controlled as well as autonomous aircrafts and introduce the notion of relevant hazards. We also introduce soft institutions as an appropriate basis for analysis, with the aim of addressing relevant hazards. The concept of soft institutions is drawn from specication languages for interaction between agents in multiagent systems but, in our case, is adapted for use in systems that combine human and automated actors.

    • 昆虫尺度微型仿生飞行器的研究

      2017(3):117.

      摘要 (457) HTML (0) PDF 1.94 M (1291) 评论 (0) 收藏

      摘要:微型仿生飞行器的研究涉及仿生学原理、准稳态气动力和原理样机的研制等。概述了上海交通大学针对昆虫尺度的微型仿生飞行器的新颖的设计和加工方法。该方法确保了零部件空间位置的合理安排,从而减少了零部件的装配难度。具体来说,压电驱动器的设计考虑了电气隔离和装配问题;传动机构与机身整合成一个部件,避免了相互之间的装配。翅脉的纤维方向进行了合理的布置,使得翅膀拥有高强度和高刚度。最终,研制的压电驱动微型仿生飞行器重84mg,翼展35mm,在100Hz的拍打共振频率下可以产生±60°的拍打角度,能产生足够的升力实现起飞。

    • 未来飞机的智能化技术综述与发展展望

      2017(3):122.

      摘要 (926) HTML (0) PDF 1.80 M (2675) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国商用飞机型号的系列化发展,使得我国进入全球屈指可数的多型号发展的大型飞机制造国家之列。如果无论单通道飞机,还是宽体飞机仍基本保持常规布局的假设成立的话,随着未来航空产品复杂性的增加和新技术的持续植入带来了市场、技术、经济和研制周期等多方面的挑战。在型号研制经验、特别是完整的全寿命周期的研制经验相对缺乏的不利条件下,在关注传统学科和专业技术领域发展的同时,更需要关注颠覆性新技术的预先发展和应用,力争实现跨越式创新。其中,智能化技术和方法将是未来航空全产业链发展的全局性关键技术之一,对进一步提高飞机安全性、经济性、舒适性和环保性,提高飞机设计制造和运营维护的个性化、定制化以及无缝化水平具有潜在的颠覆性影响。论述智能技术在商用航空领域全寿命周期各阶段和全供应链体系下的系统化应用价值,为宽体飞机项目的发展提出关键核心技术的战略性发展方向,服务于技术和产业布局以及核心技术预先发展的需求。

    • 智能化民用飞机概述

      2017(3):130.

      摘要 (1154) HTML (0) PDF 1.68 M (1172) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了智能飞机的定义以及智能飞机所具备的状态感知、记忆学习、自主控制和规划、行为决策、自然人机交互以及空地一体化维护管理六项特征。基于智能飞机的特征,提出了面向飞行机组的智能驾驶技术、面向乘客的智能客舱技术以及面向机务的智能维护技术,并分别对智能驾驶技术、智能客舱技术以及智能维护技术进行了介绍,重点介绍了实现智能驾驶所依托的PBN、ADSB等关键技术。本文的研究对未来智能飞机的设计具有重要的指引作用和研究意义。

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