發(fā)布時間：2020-06-28 13:59

【摘要】：隨著民用飛機系統(tǒng)復雜性的提升,以及對其安全性、可靠性的要求愈發(fā)嚴格,業(yè)界在尋找新的系統(tǒng)工程方法對系統(tǒng)設(shè)計過程進行管理。目前,現(xiàn)代系統(tǒng)工程正逐漸向基于模型的系統(tǒng)工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)轉(zhuǎn)變,建立符合逼真度要求的數(shù)字模型可以有效的推動MBSE在民用飛機研制中的應(yīng)用,解決傳統(tǒng)研制方法存在的質(zhì)量低、周期長和花費大等問題。起落架系統(tǒng)是民用飛機的關(guān)鍵系統(tǒng)之一,本文對此開展了深入的研究。本文依照MBSE方法梳理民機起落架系統(tǒng)開發(fā)的仿真模型需求,依據(jù)需求確立民機起落架系統(tǒng)仿真模型建模方案,形成模型總體設(shè)計功能架構(gòu)并制定仿真模型建模規(guī)范。依據(jù)方案及建模規(guī)范開發(fā)民機起落架系統(tǒng)仿真模型,并進行民機起落架系統(tǒng)仿真模型測試與驗證技術(shù)研究。首先,結(jié)合民機起落架系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)和MBSE方法特點,制定民機起落架系統(tǒng)建模及仿真分析整體技術(shù)方案,方案將建模流程分為需求分析、頂層元素建模、組件元素建模三個階段,并規(guī)定了仿真驗證的方式。第二,詳細研究了民機起落架系統(tǒng)建模及仿真過程中涉及的基本理論、需求管理機制、建模仿真語言、建模仿真環(huán)境,并研究了系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型和動態(tài)行為模型各自的架構(gòu)和特點。第三,對民機起落架系統(tǒng)關(guān)鍵子系統(tǒng)/部件建模的三個階段(需求分析、頂層元素建模、組件元素建模)進行了實踐。得到基于DOORS/Rhapsody的需求模型、滿足系統(tǒng)功能需求的基于SysML/Simulink的民機起落架系統(tǒng)模型及模型軟件代碼。第四,設(shè)計Simulink和Rhapsody聯(lián)合仿真機制以支持基于SysML/Simulink的民機起落架系統(tǒng)模型內(nèi)部數(shù)據(jù)交互和動態(tài)運行。以Rhapsody面板圖作為人機交互界面設(shè)計環(huán)境,并以人機交互界面結(jié)合狀態(tài)圖動畫運行的方式對所建立的民機起落架系統(tǒng)模型的正確性和有效性進行仿真和驗證。最后,對本文所做的工作進行了總結(jié),并對課題后續(xù)研究方向作出展望。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V226
【圖文】：

1.2 研究現(xiàn)狀系統(tǒng)工程是在系統(tǒng)設(shè)計過程中尋求最優(yōu)的組織結(jié)構(gòu)、管理模式、技術(shù)，促進系統(tǒng)設(shè)計高效進行的科學方法，誕生于第二次世界大戰(zhàn)期間，上世紀 50 年代以后開始迅速發(fā)展。上世紀 60年代以來，系統(tǒng)工程在國內(nèi)外航空航天和國防領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，是上述領(lǐng)域進行設(shè)計、研究、管理的首選方案，保障了自美國“阿波羅計劃”以來國內(nèi)外眾多項目的成功。1969 年，美國主導形成了軍用級別標準《系統(tǒng)工程管理》[5-7]，從此以后，系統(tǒng)工程領(lǐng)域的方法論變化微小，我們可以將基于模型的系統(tǒng)工程出現(xiàn)之前采用的系統(tǒng)工程方法稱為傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程分為基于紙質(zhì)文檔和自然語言的系統(tǒng)工程以及基于電子化、網(wǎng)絡(luò)化文檔的系統(tǒng)工程兩個階段。以上兩個階段對系統(tǒng)工程的改進之處只是將純紙質(zhì)和自然語言形式的系統(tǒng)設(shè)計文檔轉(zhuǎn)換為電子文檔的形式，但這種轉(zhuǎn)變只是有助于系統(tǒng)設(shè)計過程中的復制、存儲、修改，從實質(zhì)上并沒有改變設(shè)計各階段工作人員對文檔內(nèi)容易理解出現(xiàn)二義性的問題[8-12]。所以，不管是基于紙質(zhì)文檔和自然語言的系統(tǒng)工程還是將文檔電子化、網(wǎng)絡(luò)化都沒有促使系統(tǒng)工程這門學科發(fā)生實質(zhì)性的突破。在此背景下，基于模型的系統(tǒng)工程應(yīng)運而生，傳統(tǒng)系統(tǒng)工程到基于模型的系統(tǒng)工程的轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D 1.1 所示。

圖 1.2 MBSE 發(fā)展路線圖國外已經(jīng)于國防、航空航天等多個復雜系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域進行了探索和梳理，給出較有代表性的案例如下：盟開展了科研機構(gòu)、企業(yè)、高校協(xié)同參與的 EUROSYSLIB 計劃共享的系統(tǒng)工程模型庫。截止 2010 年項目結(jié)束期間，來自 5 個國開源模型庫和 18 個商業(yè)模型庫，覆蓋機械、電子、控制等眾多福尼亞州 PARC 研究中心承擔的 DARPA 自適應(yīng)運載器制造計TA 項目開發(fā)了一套適用于 MBSE 不同階段的語言和工具，用估標準，以及基于 MBSE 方法的系統(tǒng)設(shè)計的流程與平臺工具[26]天中心在用于執(zhí)行實驗任務(wù)的國際空間站外部裝置 MISSE-X 的 MBSE 方法，期間采用 No Magic 公司的 MagicDraw 平臺建立系統(tǒng)數(shù)字模型，并以 Vitech 公司開發(fā)的 CORE 平臺進行模型內(nèi)國內(nèi)的研究還處于起步階段，中航工業(yè)于 2014 年率先啟動了 ME 的需求分析、管理方面，中航工業(yè)采用 IBM DOORS 需求管

【參考文獻】

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本文編號：2733096