装配仿真技术应用研究

借鉴国外发动机行业装配仿真的先进经验,结合沈阳黎明发动机厂的实际情况,以Teamcenter作为装配工艺I~tPLM平台,应用Siemens PLM Software的装配仿真软件,研究解决航空发动机装配过程的装配可行性问题。对装配可行性仿真需要建立支持发动机制造的数字化仿真环境,包括发动机零件产品数模、标准件和工装数模等;按照发动机装配单元,确定装配流程,建立装配仿真环境,检验工装夹具的可用性,降低工装设计的返修率,开展装配可行性仿真分析的试点应用。本文将重点阐述装配仿真的方案思路和关键技术。     

装配仿真技术应用研究

正借鉴国外发动机行业装配仿真的先进经验,结合沈阳黎明发动机厂的实际情况,以Teamcenter作为装配工艺的PLM平台,应用Siemens PLM Software的装配仿真软件,研究解决航空发动机装配过程的装配可行性问题。对装配可行性仿真需要建立支持发动机制造的数字化仿真环境,包括发动机零件产品数模、标准件和工装数模等;按照发动机装配单元,确定装配流程,建立装配仿真环境,检验工装夹具的可用性,降低工装设计的返修率,开展装配可行性仿真分析的试点应用。本文将重点阐述装配仿真的方案思路和关键技术。     

航空发动机教学实验系统的虚拟装配技术研究

航空发动机虚拟教学实验系统的建设是将VR(Virtual Reality)技术与实验相结合的一次综合性的实验探索与尝试.该系统是将虚拟装配及拆卸、模化实验、模型流场的动态显示及发动机试车等综合仿真实验系统,重点论述了教学实验系统开发中的虚拟装配技术,在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对航空发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题.最后还展示了利用航空发动机三维可视化虚拟装配系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了虚拟装配系统与传统装配相比较的优势和特点.     

基于数字孪生的航空发动机低压涡轮单元体对接技术研究

提出一种基于数字孪生的航空发动机低压涡轮单元体对接技术,以某型航空发动机总装装配的低压涡轮单元体对接安装关键过程为对象,采用数字孪生技术,通过对环境、工艺过程中的物理对象建模,并使用多传感器进行模型与物理对象之间数据映射与互联,实现航空发动机低压涡轮单元体对接工艺过程与3D虚拟对接仿真过程的物理融合、模型融合、数据融合。通过数据在虚拟仿真环境中的可视化展示与分析,实时预警及决策,并借助物理终端控制实现低压涡轮单元体对接安装过程的实时位姿调整,提高了真实对接过程的可视性、可达性、可操作性和可预测性。基于数字孪生的低压涡轮单元体对接技术可保证在复杂装配条件、高精度要求下,真实单元体装配过程的无磕碰对接,减少操作人员劳动强度。     

面向航空发动机装配管理的动态表单系统研究

针对航空发动机装配生产中使用大量表格的特点,提出了动态表单解决方案,研究了各种表格数据的结构化存储技术,实现了装配过程的数字化管理。对基于表单的发动机装配流程进行建模,分析了表单的结构,建立表单的通用模型。使用面向对象技术,设计了表单系统的关键类,基于关系数据库设计了表单的结构化存储方案。设计了表单引擎,实现了表单数据的解析和结构化查询。最后结合发动机装配流程,应用该系统实现了装配过程的数字化管理。     

CE环境下装配仿真系统的实现及应用

面向装配的设计 (DFA)是改善产品可装配性的关键 ,装配过程仿真是其中的重要内容之一。本文结合“并行工程”项目的研究与攻关 ,提出并实现了一种CE环境下的装配仿真系统ASMLS ,能在产品设计阶段实施数字化预装配以验证和改进装配工艺 ,必要时还可自主规划可行装配工艺。介绍了系统的构造与功能 ,给出了具体应用实例。目前 ,该系统改进版本的研究开发与应用已正在进行之中。     

基于数值分析的航空发动机装配系统性能评估

航空发动机装配系统是一类比较复杂的装配生产系统,带有工件返件加工和工件可重入等特点,不同于一般的Jobshop和Flowshop的模型,此类复杂的生产系统应用数值分析的方法分析起来比较困难。在文中,以航空发动机装配系统的生产率为研究目标,建立了航空发动机生产系统模型,提出了基于重叠机器分解方法的性能评估算法,并与离散事件仿真结果比较。最后的实验结果表明,该数值分析方法与仿真方法相比具有很高的精确度,大大地缩短了性能评估的时间,能够有效地评估系统性能。     

装配仿真关键技术的研究和实现

装配顺序规划和装配路径规划 ,是进行模型预装配的两项关键技术。本文提出了实施装配顺序规划的优先关系约束半角矩阵法 ,并利用Pro/TOOLKIT提供的动画功能 ,基于Pro/E建立了一种装配仿真系统。该系统能够形象、直观地进行产品预装配 ,验证和改进产品的装配工艺。     

基于后处理再造型的连续制造工艺过程仿真技术

制造工艺仿真技术目前仅应用于单点工艺分析,缺乏在连续工艺实施中考虑应力和变形等变化对前后工序的影响,不能实现连续的制造工艺仿真,因此提出一种基于后处理再造型(PostProcessing Re-Modeling,PPRM)的仿真技术.该技术利用前道工序仿真结果的后处理数据重构后道工序的仿真模型,从而可以系统、连贯地考虑各制造阶段的工艺变形、应力和应变等,实现连续制造工艺过程仿真.将这项技术应用于船体结构部件装焊变形的仿真计算中,计算多个零件连续装焊工艺过程的焊接变形积累,从而预测并监控多道装焊工艺前后工序之间的互相影响干涉.该技术在船体制造中的肋板弯曲工艺、分段堆放和分段吊装等工艺中应用前景较好.     

基于三维模型的装配工艺应用模式研究

针对大型装备制造企业广泛应用三维设计模型的现状,基于数据管理平台Teamcenter 开展三维装配工艺应用模式研究;通过开展基于三维模型的装配工艺设计、装配工艺仿真,构建多样的装配工艺应用模式;达到验证和改进产品的装配工艺,提高装配效率和质量,满足三维环境下开展装配工艺设计的目的。     

基于Matlab的复杂控制系统软件开发

引入Windows实时操作系统,提出一种基于Matlab的复杂控制系统软件开发方法。研究Matlab/RTW自动生成代码到目标软件应用过程中代码的提取、修改和移植等关键技术,实现复杂控制系统从全数字仿真到半物理仿真,再到产品级嵌入式控制软件的一体化开发流程。某微型涡轮发动机电子控制器的仿真结果验证了该开发方法的可靠性和高效性。     

某型飞机发动机故障诊断专家系统设计

针对某型飞机发动机故障诊断困难以及视情维修对维修技术提出的更高要求,利用专家系统人工智能技术设计了该型飞机发动机故障诊断专家系统;该系统利用自动检测技术获得发动机状态参数,通过智能诊断实现故障定位;系统利用模块化设计思想进行了人机交互界面设计、故障知识数据库建立、推理机制设计、获取知识程序设计及解释程序设计,实现了发动机故障的快速定位,提高了发动机诊断维修的时效性,保证了发动机的完好率。     

Computational modular model library of gas turbine

Designing and developing new aircraft engine is time-consuming and expensive. Computational simulation is a promising means for alleviating this cost, but constructing flexible simulation software capable of evaluation of integrated aircraft engine system architectures is hard work. This paper addresses the design of a tool—a generic modular-modeled library of air gas turbine, this library is based on object-oriented technology and hierarchical decomposition and provides a flexible component-based representation for defining, modifying, and simulating the aircraft gas turbine system, subsystem and components. It enables users to customize and extend the framework to add new functionality or adapt the simulation behavior as required, and it allows new models to be composed programmatically or graphically to form more complex models. The model library can be used in steady-state and transient analysis of the aero-engine. It is also a user-friendly, accurate, fast PCbased and easily reusable simulating tool. The advanced object-oriented simulation language Modelica is used to construct this library. Modelica provides a powerful tool to design the library. All of the work described in this paper is developed based upon Dymola/Modelica.     

网格环境下的航空发动机集成设计与分布仿真研究

建立了一个开发航空发动机分布仿真的系统环境．该环境中子模型具有自治性,子模型的设计者可以根据自己的需要选择所使用的工具,定义变量以及他们与其他设计者之间的关系．应用新兴的网格技术建立了一个集成设计和分布仿真的环境框架,它可以灵活地建立和修改基于部件对象模型建立起来的航空发动机模型,并尝试解决仿真中存在的多学科耦合以及大计算量的问题．该框架具有图形化界面,可以方便地更改发动机的参数和结构,其所具有网格技术的易扩展性也为今后建立更复杂的发动机模型提供了良好的平台．研究人员可以应用该系统提供的可扩展设计和仿真环境,灵活地组建新的航空发动机模型并进行仿真．     

国产民机数字化运营流程管理及仿真系统

数字化运营支持对国际民机领先制造商提高自身市场竞争力、扩大经济效益起到了越来越重要的作用。深入调研国内外数字化运营支持先进技术、经验和发展趋势,针对现有机型ARJ21和C919,梳理了国产数字化运营支持的八大业务场景,重构适合国产民机发展规律的数字化运营支持业务流程。充分考虑数字化、信息化技术发展以及运营支持需求的变化,以及成果的实用性,基于BPMN2.0业务流程建模符号标准和Activiti5流程引擎,搭建业务流程管理及仿真系统,对国产民机数字化运营支持业务流程进行电子化管理,并对典型的维修任务分析作业方法业务流程进行仿真。     

Neural network control of a gas turbine

In this paper we explore the practical use of neural networks for controlling complex non-linear systems. The system used to demonstrate this approach is a simulation of a gas turbine engine typical of those used to power commercial aircraft. The novelty of the work lies in the requirement for multiple controllers which are used to maintain system variables in safe operating regions as well as governing the engine thrust.     

基于RTX的工程飞行模拟器数据采集与存储系统设计

在一些仿真应用中,由于Windows操作系统较差的实时性,从而给许多半物理仿真试验带来了一些不确定的因素.在充分论证的基础上,引入了Ardence公司的基于Windows的硬实时解决方案RTX（Real-Time eXtension）,并结合某型号飞行器仿真课题总结出了Windows环境下RTX实时应用系统的设计方法与开发流程以及RTX下硬件板卡驱动程序的编写,最后将这种设计方法成功应用在某型号飞行器飞行仿真系统中.实验证明该仿真系统是可靠的、稳定的,整个实验过程中飞行器的飞行数据没有丢失,仿真周期确定,结果正确,RTX仿真程序能够满足系统对实时性和确定性的要求.     

飞机供电分系统地面试验显控台的设计与实现

为了满足某飞机供电分系统地面模拟验证试验的需要,基于PXI-DAQ与VC++语言设计了一套飞机供电分系统地面试验显控台,实现对供电分系统的上电控制和运行控制、运行状态监视、故障注入、外部激励、电参数信号监测等功能.详细论述了该操控台系统的研制过程,包括系统总体结构、工作原理、软硬件关键模块的设计以及系统实验结果,该系统已在某飞机供电分系统地面模拟试验中得到应用,取得满意效果.     

基于DPCA与LSSVM的飞机发动机异常状态识别

针对飞机发动机异常状态识别精度差、效率低和易误诊漏诊等问题,提出了一种基于动态主元分析 (Dynamic Principal Component Analysis, DPCA)和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine, LSSVM)的飞机发动机润滑系统异常状态识别方法。首先对发动机润滑系统参数进行DPCA处理以及在线检测是否有故障发生,如果有故障发生,再采用LSSVM方法进行异常状态识别。以某型飞机发动机润滑系统为例,对文中所提方法的准确性进行试验验证,由试验结果得出文中方法能有效提高飞机发动机异常状态识别准确率。     

速度和推力控制律设计

主要介绍了自动油门的工作模式和控制律算法设计。自动油门两种工作模式为:指示空速/马赫数保持和推力控制。其工作模式由自动飞行控制系统的纵向接通模态直接决定。在推力控制模态算法中,发动机目标压力比和现时压力比的差值为主控信号;在速度保持模态算法中,速度差是主控信号。经过调参转换为油门杆指令速率,驱动油门执行机构,伺服电机跟踪转速指令并转换为油门偏转角度,输出给发动机产生相应的推力。以某型飞机为控制对象,进行了数学仿真,仿真结果表明该控制律是可行的并具有良好的应用前景。