虚拟样机及仿真技术在飞机调试中的应用
张凯 安达年
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张凯 安达年,. 虚拟样机及仿真技术在飞机调试中的应用[J]. 建模与系统仿真,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157084.
摘要: 近年来,随着计算机硬件的改进和虚拟仿真技术的普及,它已在工程,制造,广告,建筑,医疗,教育等领域得到应用和推广。虚拟仿真技术在飞机控制中的不断应用将带来巨大的技术优势和巨大的经济效益。
关键词: 虚拟样机;仿真技术;试飞调试
DOI:10.12721/ccn.2024.157084
基金资助:

随着仿真技术和虚拟样机的不断发展和成熟,仿真技术在国内航空业要求更加急迫。飞机的设计,开发,生产和控制建模将大大提高效率并降低开发成本。虚拟模型可以应用于飞机的机械计算和空气动力学测试,风洞测试的数字模拟,各种区域和其他复杂性,甚至飞机的生命周期。虚拟样机和仿真技术推动了航空工业的设计和制造,将航空工业的技术水平提升到了一个新的水平。

一、虚拟样机技术的特点

与传统的产品设计方法相比,虚拟样机技术具有以下特点:虚拟样机允许通过互联网进行并行开发,虚拟样机采用完全数字化的产品虚拟化方法,使企业更容易评估其产品的性能。虚拟样机技术不仅可以实现设计与技术的融合,还可以有效地组织市场、技术和资源信息,为产品创新和开发创造更好的条件和机制。

二、虚拟样机技术的优势

传统的产品设计周期、建造、测试评估和反馈设计流程都实现了数字化,以避免物理样机,减少产品开发时间和成本,并促进协作。数字模型的使用是产品生命周期的统一实现。与物理样机相比,虚拟样机具有以下优点:物理样机体积小,昂贵费用节省;创建虚拟样机所需的时间远远少于创建物理样机所需的时间;高度的灵活性,虚拟样机可以轻松修改,数据可以重复使用;减少重复,任何人都可以使用的虚拟样机比较设计方案,选择最佳解决方案并识别可能的设计错误。基于虚拟样机,专家可以使用熟悉的工具同时进行设计和仿真。

三、虚拟仿真和仿真用于设计,建造和训练试飞

基于虚拟样机产品设计:介绍产品开发和评估的经济概念,客户对产品的满意度根据客户的要求确认。在产品可测度,开发人员可以快速轻松地向用户展示他们的想法,并在开发的早期阶段测试和演示产品功能。通过测试和评估虚拟样机,可以识别和减少关键设计错误。使用虚拟样机来测试和评估产品可以减少开发物理原型样机的成本和时间。飞机是空军战斗力构成的关键产品,通过三维仿真技术,飞机的三维模型可以准确地模拟和再现各种飞机系统的形状,内部结构和工作原理,在开发,制造,控制,科学飞行试验和地面维护等领域具有重要应用。仿真技术主要用于培训,例如,将培训材料用于各种操作模拟器,飞行模拟器和软件。管理流程:设备软件,计算机控制系统,导航系统软件等。维护流程:远程维护,自动故障建模,长期管理服务流程,为用户提供低成本的虚拟服务。

1.研制新飞机。目前,工程模型支持所有1S项目,这些系统包括飞机控制系统,武器,导航系统,座舱湿示,雷达,无线电和动力系统。与仿真理论不同,仿真使用半实物模拟。如果需要,可以互换模拟中使用的实物或计算机模型。过去,设计师习惯于手工绘制设计灵活小,无法真观和低效。设计师使用计算机系统设计来设计不同的系统和子系统。这些系统和子系统可以比计算机系统和子系统更有效率。由于设计系统的特殊性,必须在生产前分析控制系统的稳定性和可操作性。为了更好的设计,叠代设计与返工量大,各类设计计算机仿真应用,分析CAD电路、机械可靠性、维护和模型保证,以模拟移动计算机的设计过程。系统功能:建模,稳定性和性能分析。大规模系统接口分析:分析系统以生成建模信息的过程。过程建模和设计,建模,装配和施工生产设计和管理,生产过程的控制和虚拟化,规范控制,项目结果控制计算机辅助设计提高了生产过程状态管理的效率。虚拟样机为设计师和工程师提供了一个平台,可以提前沟通并共同讨论飞机设计,我们可以倾听工程师和技术人员的意见,及时识别和纠正设计错误,实现设计和生产之间的真正平行,缩短飞机开发周期,不断改进飞机设计,开发出性能卓越的新一代飞机。生产过程管理标准处理和测试,虚拟样件软件部件通过计算机仿真提供高性能和先进的制造技术。例如,生产计划,用户界面编辑以及测试管理可以生成检查,检验环境和装配进度所需的信号。虚拟标准样件,虚拟不易打开、解剖虚拟,使用虚拟化技术以便用户了解设备非常重要。当介绍和展示时,这一点尤为重要,还可以使用模拟技术来测试设备的性能,特别是如果它不适合实际操作演示。

2.应用在飞行训练。为了节省训练成本,提高训练性能,训练模拟器迅速发展。当地军事飞行学校建立了一个飞机模拟培训中心,训练模拟器培训各种教练飞机。飞机系统的新技术变得越来越复杂和昂贵,飞行员变得越来越复杂驾驶技能,在飞机上训练和飞行既昂贵又危险。3D模拟技术和高度模拟器越来越多地用于飞行训练,以实现不同的飞行和对抗(地面,空对窄,空战)。飞行员看到并听到它的形状,在真实环境中飞行,训练手和大脑并用来模拟背景和动作,执行控制技术和预防措施,最后科学地训练。这种方法是安全的,训练没有风险,可以节省大量的学习成本。它不仅可以保护国家财产免受损害,还可以保护飞行员的生命免受损害,不再对其造成污染,军事,经济和生态效益明显。

3.应用飞机调试。由于新飞机结构和系统的复杂性和高技术性,对地面和地勤人员的技术要求显着增加。军事技术本身难以处理和解决的一些错误和复杂问题,必须依靠工厂和科研机构技术专家的技术实力。然而,制造商提供的技术人员很难在短时间内到达事故现场,军用飞机的飞行和飞行计划被推迟。在三维空间中,部队技术人员识别和标记飞机故障点,通过视频展示具体的维修方法和程序,帮助飞机维修和故障排除,加快飞机故障排除速度,提高技术人员的维修水平,有效解决技术技能缺乏和技术水平低的问题。目前,飞机调试仍依赖于技术图纸和测试期间的工作经验。问题解决主要由人来解决,技术人员具有逻辑思维和准确评估能力。实施过程必然受到主观因素的影响。为了避免最终定位和排除,疑难故障需要反复排除经过数天时间。为了提高效率,可以使用虚拟样机来创建模拟不同飞机系统的物理飞机模型。此外,根据多年的调试经验,可以引入各种故障数据模型,并在此基础上构建飞机调试仿真系统。该系统基于虚拟样机,提供三维可视化功能,使工程师能够分析和评估飞机系统,模拟飞机定制过程以及各种系统组件的运行条件,故障诊断大大提高了故障排查效率。对于简单和常见的问题,可以定位,以便为更复杂和更广泛的问题提供最佳的故障排除。模拟可以提高效率,虚拟样机用于提高故障排除和修复的准确性。故障模式首先在仿真中使用,然后根据仿真结果根据工作经验确定故障排除的最佳顺序。该工艺大大提高了效率,节约了资源,减少了主观因素,影响了仿真系统中解决问题的产品质量。

考虑到飞机的复杂性和完整性,这体现了虚拟样机和仿真技术的技术优势,大大提高了生产调试效率,节省了人力和资金,提高了航空企业的竞争力。虚拟样机和仿真技术将在推动航空工业特别是军事工业发展中发挥重要作用,并取得巨大的经济效益。

参考文献:

[1]熊虎东.虚拟样机技术[J].系统仿真学报,2021,13(1):114-117.

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