虚拟铁鸟的建模和仿真解决方案及事例

飞机是一个巨大而杂乱体系，其研制是一个体系工程，触及机械、电气、自动操控、液压、气动等多学科范畴。需求的开展对飞机的研制提出了更高的要求，在研制中完成功用、本钱和研制周期三方面的最佳一致，是航空业所面对的巨大应战。传统的规划-实验的研制形式，耗时耗力，现已不能满意飞机研制的要求。树立包含需求办理、架构规划、功用样机建模与优化、数字样机规划、功用样机验证、数字化安装与工艺规划、交互式规划效果展示的数字化归纳仿真渠道，现已成为世界上干流航空航天等厂家研制飞机的干流趋势。而该渠道中的中心环节之一便是树立虚拟铁鸟，以完成飞机体系规划计划的功用目标承认、操控战略验证、子体系基本参数规划优化以及可靠性评价。

虚拟铁鸟建模和仿真的解决计划

虚拟铁鸟的树立首要用于飞机体系规划计划的功用目标承认、操控战略验证和子体系基本参数的规划优化，进一步用于可靠性评价。本质上，虚拟铁鸟便是飞机体系级规划计划的数学展示。因而虚拟铁鸟的树立首要选用体系级规划东西进行。

一方面，因为飞机体系触及到机械、电气、操控、液压、传热、气动等多个学科范畴，树立虚拟铁鸟的东西最好也是能够直接针对多学科建模的东西，假如一个东西不足以完成则需求各东西之间能够方便地交流数据，然后确保各学科的模型能够同步进行仿真以猜测整个飞机体系的功用等。从世界先进企业的使用经验看，根据开源的Modelica言语的一维多学科建模仿真东西Dymola是空客、波音等公司树立机电液多学科模型的一起挑选，而操控体系的建模则都选用了Matlab/Simulink，二者之间经过直接耦合进行体系的功用剖析。

另一方面，因为飞机体系触及到航空发动机、环控、液压、飞控、电气等多个专业范畴，一个团队难以完成各专业模型的树立，因而必然需求由不同专业的团队别离树立各专业的模型，然后经过各专业模型之间的耦合仿真完成对整个飞机体系功用的猜测。为了约束模型参数在必要的范围内传达一起尊重各专业团队的劳作，各专业的模型需求进行必定加密处理。一种思路是将各专业的模型都导出为根据FMI/FMU的黑盒模型，将一切的模型在同一个支撑FMI/FMU模型的渠道（如Dymola或Simulink）上运转，即能够完成整个飞机体系的功用仿真。另一种思路是将各专业的功用模型直接运转在各团队自己的电脑上，经过一个分布式联合仿真东西TISC从各专业模型中仅提取能够同享的变量各专业模型之间的数据交互，然后完成整个飞机体系的功用仿真。第一种思路适合于模型参数改变不大的计划的联合仿真，第二种思路则具有广泛的适用性。

因而，虚拟铁鸟的建模和仿真能够根据Dymola和Simulink由各专业团队树立各分体系的多学科模型，然后根据FMI/FMU或许分布式联合仿真渠道TISC完成体系级功用验证。根据Dymola和Simulink的虚拟铁鸟模型能够直接下载到实时仿真机中进行针对操控战略的半什物仿真测验；一起也能够经过毛病诊断东西将其转换为毛病树模型用于体系可靠性评价。

国内外典型事例

• 空客起落架机电液建模仿真

早在2001年，德国航天局DLR部分就根据多学科建模仿真东西Dymola为空客搭建了飞机起落架机械、液压、电气、操控等模型库，借此树立包含飞机转向体系、电气体系、操控及监控体系、机轮及机身体系等虚拟铁鸟，完成Dymola、Simulink、Abaqus机电液控等多学科联合仿真，以验证整机规划计划的功用，并为刹车结构的疲惫功用剖析供给体系参数。

空客虚拟铁鸟

飞机刹车制动机电液联合仿真

• 空客多电飞机全新架构规划

空客从2004年开端在欧盟赞助基础上启动了MOET（多电飞机电气架构规划）项目。其间德国宇航局DLR根据Modelica言语定制了多电飞机电气架构的虚拟模型，用于模仿动态的整机功率需求、整机分量、体系可靠性等，然后验证多电飞机电气架构的功用。