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JAXA 的工程测试卫星 9 (ETS-9) 项目团队正在将基于模型的系统工程方法应用于飞行系统开发的接口管理。ETS-9 将于 2020 年代初发射,展示了下一代通信卫星的全电动航天器技术,包括新开发的霍尔效应推进器系统(如图 1 所示)。霍尔效应推进器系统由三个主要组件组成:推进器、电源处理单元 (PPU) 和推进剂流量控制模块。电源处理单元控制和监控推进器系统性能。由于不同供应商开发的组件之间存在复杂的相互作用,全面了解复杂的霍尔效应推进器系统对于项目系统工程师来说是一个具有挑战性的问题。
该软件环境支持实施基于不确定性的多学科优化。非支配排序遗传算法 NSGA-II 强调了性能优化和成本降低之间的权衡及其对优化设计的影响。基于可靠性的约束减少了解决方案空间,并通过将帕累托前沿从最佳目标值移开来影响飞机的最终设计。ModelCenter 提供了有效的工具来应对不确定性下优化的高复杂性。虽然虚拟机上的并行模拟提高了计算性能,但 DOE 筛选可以通过消除不相关的输入来减少设计空间。将多目标转换为单目标函数将对最优的搜索集中在全局帕累托前沿的一部分上,并显著缩短了计算时间。但是,此解决方案需要在目标之间建立层次结构,从而留下了非支配设计解决方案。
软件环境支持实施基于不确定性的多学科优化。非支配排序遗传算法 NSGA-II 强调了性能优化和成本降低之间的权衡及其对最佳设计的影响。基于可靠性的约束减少了解决方案空间,并通过将帕累托前沿移离最佳目标值来影响飞机的最终设计。ModelCenter 提供了有效的工具来应对不确定性下优化的高复杂性。虽然虚拟机上的并行模拟提高了计算性能,但 DOE 筛选可以通过消除不相关的输入来减少设计空间。将多目标转换为单目标函数将寻找最优解的重点放在全局帕累托前沿的一部分上,并大大缩短了计算时间。然而,这种解决方案需要在目标之间建立一个层次结构,因此留下了非支配设计解决方案。
• 详细且明智的候选概念的模型重用 • 嵌入式经验教训促进明智的决策 • “数字孪生” - 实现自动接口验证 • 通过以数字为中心的认证流程提高工程效率,为物理认证提供信息并降低成本 • 更及时地识别元素之间的差异,改善主要门审查的设计收敛 • “实时审查”,具有交互式信息 • 在日益复杂的背景下恢复跨学科和子系统理解系统的能力
航空航天和国防 (A&D) 行业需要遵守严格的法规,这推动了从基于文档的系统工程向基于模型的工程的转变。然而,基于模型的系统工程 (MBSE) 的应用尚未在整个行业中制度化。MBSE 的数字范式加上更好的方法标准化、模型/数据交换和知识产权可以加速产品开发周期。它可以通过整理多个数字信息线程并连接不同的模型来帮助各种利益相关者查看概念。这种跨学科的连接和协作将确保最终产品的更高完整性。但是,除了财务挑战之外,向数字 MBSE 过渡还带来了几个挑战。它主要取决于数字基础设施的成熟度、公司是否准备好将旧模型和数据迁移到最新的基础设施。本白皮书提出了一个框架,帮助 A&D 公司从基于纸张的需求管理转向基于 MBSE 的数字需求管理。它还列出了在大型航空航天和国防项目中实施 MBSE 的潜在收益。
控制系统 §25.671 总则。(a) 每个控制和控制系统必须以适合其功能的轻松、平稳和积极的方式运行。(b) 每个飞行控制系统的每个元件都必须设计或永久标记,以尽量减少可能导致系统故障的错误组装的可能性。(c) 必须通过分析、测试或两者证明,在飞行控制系统和表面(包括配平、升力、阻力和感觉系统)发生以下任何故障或卡住后,飞机能够在正常飞行包线内继续安全飞行和着陆,而无需出色的驾驶技能或力量。可能的故障对控制系统操作的影响必须很小,并且必须能够被飞行员轻松消除。(1) 任何单一故障,不包括卡塞(例如,机械元件断开或故障,或液压部件的结构故障,如执行器、控制阀芯壳体和阀门)。(2) 任何未显示为极不可能发生的故障组合,不包括卡塞(例如,双电气或液压系统故障,或任何单一故障与任何可能的液压或电气故障的组合)。(3) 起飞、爬升、巡航、正常转弯、下降和着陆期间通常遇到的任何控制位置卡塞,除非显示卡塞极不可能或可以缓解。如果这种失控和随后的卡塞并非极不可能发生,则必须考虑飞行控制失控到不利位置和卡塞。
特别感谢实验室里我敬佩的朋友 Andrew Jeyaraj、Ezhil Shakti、Hasti Jahanara、Florian Sanchez、Noah Sadaka、Abdul Malik 和其他许多人,他们在实验室会议上耐心地忍受我的长篇演讲,并在整个工作期间为我提供建设性的建议和想法。我还要感谢 Seyyede Shahrzad 和 Mahdi Riazat 给予我精神上的支持,使我完成了这篇论文。