运用系统工程方法进行航空发动机单元化布局设计

本文着眼于适合航空发动机“多品种、小批量”生产特点的单元化设计,对航空发动机生产组织模式进行分析,运用Harmony-SE方法论构建了单元化布局设计技术体系模型。     

面向航空发动机工装快速设计系统的信息模型研究

针对航空发动机工装设计过程及企业开发工装快速设计系统的需求,本文旨在研究并开发一个包含航空发动机一系列工装设计信息的信息模型,其中包括:零部件的几何拓扑信息、零部件间的约束信息以及零件的载荷信息,同时,设计了一套基于信息功能特征的编码方法.该信息模型已应用于自主开发的航空发动机工装快速设计系统中.     

基于XML面向工艺设计的制造资源模型

随着网络化制造模式的实施，不同企业之间存在着大量异构信息的交互和共享，可扩展的标记语言技术为实现网络上环境异构信息的交互提供了解决方案。本文提出应用XML技术建立适用于网络化制造式面向工艺设计的制造资源模型的思想，并对实现该模型所涉及的关键技术和实现方法进行了研究，在此基础上建立了基于网络面向工艺设计的制造资源工具，作为一个主要的支撑模块，在RR－CAPP系统中得到了应用。     

航空发动机设计集成平台建设与实践

为了支撑商用航空发动机的研制,满足未来适航认证管控要求,就需要开展航空发动机设计集成平台的建设,有效管控设计过程、缩短研制周期、降低研制成本。在综合考虑业务成熟度和信息系统复杂度的基础上,某企业在整个设计集成平台实施过程中,充分参考系统工程方法论开展项目技术管理工作。从项目整体策划、团队组建、需求管理、关键技术、工程验证、运行管理、推广策略等方面对建设实践工作进行了思考总结,为其他企业的设计集成平台实施工作提供参考。     

航空发动机机匣结构减缩建模的方法

为解决航空发动机机匣有限元模型存在单元数目多、原始矩阵维度巨大的问题,研究了一种减缩建模方法,基于主节点思路是在模态域下快速准确地预测整机机匣系统的响应。以某整机机匣系统为研究对象,建立该结构的原始有限元模型,按所提出的减缩建模方法获得减缩模型,并对减缩前后机匣系统稳态响应的一致性以及计算效率进行对比分析,验证了减缩模型的可行性。     

基于实验数据的航空发动机稳态模型建模

针对基于部件级航空发动机稳态建模过程中完整、准确的航空发动机部件特性数据往往难以获取,建模时间长等现象,提出使用实验数据进行辨识建模的方法;为了建立航空发动机的稳态模型,通过对某轻型飞机实验台的飞行实验数据进行分析整理,提出使用BP神经网络对发动机重要参数进行建模,同时使用粒子群优化算法(Particle swarm ...     

基于数据的航空发动机模型匹配方法

本文提出了一种航空发动机模型匹配方法,以双轴涡轮风扇发动机为研究对象,在不同飞行条件、不同发动机性能退化状态下,基于发动机部件特性参数和气路测量参数求解了敏感系数矩阵,预测了退化发动机工作点特性参数和输出性能参数。结果表明,模型计算过程简单,运算速度快,在不考虑测试噪声的情况下,特性参数预测误差均小于0.16%,输出的推力和耗油率的误差最大为0.4%,精度满足工程要求。本文所述方法不受部件特性和发动机结构类型的影响,可扩展应用于其它类型发动机。     

基于SP95标准的工厂模型设计与建模方法研究

为解决当前数字化工厂模型所存在的实时性不强和集成性不足等问题,提出了使用管控系统间集成通用标准-SP95标准进行数字化工厂建模.在应用SP95标准对工厂模型进行定义和描述的基础上,结合国内离散企业中的实际情况,提出了一种扩展的工厂模型.该模型在SP95标准的基础上扩展了料架和变量两个元素,并介绍了其实现方式和作用.通过SP95标准提供的功能,扩展了基于可扩展标记语言技术的制造标记语言的Schema结构,为业务系统集成提供统一的数据共享格式.最后给出了一个构建工厂模型的实例,验证了所提出的模型.     

面向对象的航空发动机装配模型

为了对复杂产品的数字化装配设计提供有效的支持,首先对产品装配建模方法研究工作进行了归纳分析,指出面向对象的建模方法是目前最合适的复杂产品装配建模方法。然后采用对象类图建立了复杂产品装配元模型,描述了产品装配过程中的主要对象类及其关系,集成表达了产品结构、装配特征、装配关系、工艺方案等信息,为数字化装配设计提供了全面的支持。最后通过对象匹配方法,将复杂产品装配元模型转化为航空发动机装配的对象模型,并以燃气涡轮发动机的涡轮转子为例,对其装配结构构成、数据衍变关系及建模方法进行了说明。将所建立的面向对象的航空发动机装配模型直接用于数字化产品装配系统的开发,并进行了应用验证。     

面向网络化制造的动态自组织制造资源模型的研究

在分析网络化制造模式下制造资源模型新的特点的基础上，提出应用STEP、面向对象和XML等技术，定义适用于网络化制造的制造资源模型标注语言——MRMML，构建基于MRMMI，的动态自组织制造资源信息模型。分析了应用STEP和面向对象技术构建的制造资源模型、STEP Express模型到XML Schema映射的实现机制、MRMML Schema表示模式，以及基于MRMML动态自组织制造资源模型的框架构建等关键技术。开发了基于MRMML的制造资源数据转换模块，实现了制造资源信息基于网络的传输、共享和交互。     

面向交互操作的虚拟工具建模与操作技术

为解决虚拟装配中的工具建模以及交互式工具操作仿真问题,在分析交互式虚拟装配对工具功能需求的基础上,提出适合各类装配工具信息表达和操作的统一建模方法,并给出适用于不同类型工具的一般操作方法。以典型工具的实现方法为例,说明了工具的建模与驱动实现过程。将该工具应用于某型汽车发动机的装配操作仿真中,验证了所提建模与操作方法的有效性。     

支持复杂物理系统设计的多领域统一建模平台

针对复杂物理系统工程设计中多领域之间耦合并需要统一建模的问题,研究了基于Modelica语言多领域统一建模平台所涉及的文本建模、可视化建模、文本关联和模型解析等关键技术,并开发了相应的平台.开发了支持关键字高亮技术的文本编辑器,实现了文本建模;提出了模型库的序列化加载策略以提高模型库的加载速度;采用文本关联修改技术,保证了可视化建模中的模型与Modelica描述文本的一致性;通过词法分析、语法分析和语义检查等解析机制对文本建模或可视化建模所建立的Modelica模型进行合法性检查.最后给出了建模实例.     

面向航空发动机叶片的可制造性评价方法

详细分析了航空发动机叶片零件可制造性,研究建立了面向可制造性评价的叶片零件信息模型和制造资源能力信息模型.提出了两种可制造性的评价方法:①根据零件信息模型和制造资源能力模型包含的信息,以及信息之间的关系,运用匹配度计算法,判断在该制造资源环境下叶片零件的可制造性;②以叶片零件制造密切相关的各项指标为依据,采用基于层次分析法模糊综合评判的方法对制造叶片的多种设备进行综合评判,从而确定叶片零件的可制造性.通过上述研究方法,对零件的可制造性进行合理的评价和反馈,指导产品设计.     

一种基于ARM的航空发动机振动测量仪的设计

本文介绍了一种基于ARM处理器(S3C44B0X)的航空发动机振动测量仪,该仪器主要的特点在于,能够用于测量航空发动机内部某一组或几组齿轮在齿轮啮合时产生的振动量,在针对某型航空发动机的实际使用中,取得了很好的效果。本文给出了该振动测量仪的软、硬件设计方案,并详细论述了仪器的硬件组成和设计．软件设计和流程。     

装配产品变型设计建模方法及实现

针对装配产品的变型设计问题,研究了零部件的参数传递特性和关联规则,提出了纵向传递的参数传递树结构.通过引入装配变量,并组成参数传递链的节点,与参数化技术相结合,实现了一种装配环境下的产品建模和变型设计过程.最后,以剑杆织机变型设计模型为例,阐述了层次性建模、参数关联及参数传递等技术的实现.     

虚拟装配中的混合设计建模方法研究

针对现有虚拟装配建模方法不能为装配序列规划提供完整模型信息的问题,分析了自底向上和自顶向下建模方法在虚拟装配应用中的优、缺点,根据装配序列规划的要求,结合两种建模设计方法的优点,提出了一种混合设计方法建立产品的装配模型。该方法采用自顶向下建模方法进行了产品总体设计,使装配模型具有产品的结构层次关系信息;在产品细节设计上采用了自底向上建模方法,使装配模型具有零部件的约束关系信息,得到了完整的产品装配模型信息。通过建模应用实例,验证了混合设计建模方法的可行性,以及模型信息的易提取性。研究结果表明,利用混合设计建模方法得到的模型,能够满足虚拟装配对产品装配模型的要求,可以为虚拟装配序列规划提供完整的模型信息。     

空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计

为了提高空间飞行器的快速入轨能力,满足空间飞行器弹道/轨道设计工作的快速、精确、可靠要求,对空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法进行了研究。首先,对空间飞行器进行动力学建模,分析弹道/轨道一体化设计需要满足的过程约束和终端约束,给出空间飞行器的飞行时序;为保证求解效率,针对传统的弹道设计数值求解算法进行了创新改进,综合应用改进牛顿迭代法、Broyden秩1方法和最速下降方法,保证算法在初值不准的条件下仍能快速收敛;最后,研究了一种新的内外多层次求解策略,同时将弹道段和轨道段分轮进行一体化设计,进一步提高了算法的可靠性。仿真结果表明,本文所研究的空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法可在30s内实现弹道/轨道设计,设计精度为0.5m。该设计算法可靠、快速、精确,可应用于空间飞行器的快速入轨设计中。     

基于统一框架的数控机床热误差建模方法

为了克服独立筛选关键温度点再进行热误差建模破坏其内在联系从而降低热误差模型预测性能的问题,提出了一种统一框架下同时筛选关键温度点和热误差建模的方法。采用最小二乘支持向量机作为基本热误差模型,将温度点的选择状态和模型超参数作为优化变量,采用二进制鲸鱼优化算法进行寻优,并综合考虑最大化预测精度和最小化关键温度点个数设计损失函数。以一台卧式加工中心为例,进行热误差实验,利用所提方法在10折交叉验证模式下筛选出了最优关键温度点,将其个数从20减少到了3,并同时获得了模型最优超参数。最后,与传统独立方式进行了对比分析,结果表明利用所提建模方法热误差预测精度最高提高约62.8%,验证了其有效性和优越性,为后续热误差补偿实施提供了参考。     

支持航空发动机设计复杂产品协同仿真系统的研究

支持多领域协同技术是当前复杂产品设计分析中的一个研究热点.以航空发动机为对象研究了复杂产品协同仿真系统的组成、体系结构并对该体系结构中的各层次进行了说明.同时给出了支持航空发动机设计的复杂产品协同仿真的原型系统.初步实践证明该系统能够满足航空发动机设计中的多领域协同仿真问题.