1、课题来源与背景:

    本项目来源于科工四司[2010]1078号《国防科工局关于第一飞机设计研究院飞机科研生产数字化二期工程项目可行性研究报告（代初步设计）的批复》。

2、研究目的与意义

    飞机机电系统综合化设计是现代飞机的发展趋势，国外同行均在机电系统综合化设计中开展了深入的研究。目前，仿真技术已成为国外同行在机电系统领域开展系统设计、设备研发流程不可或缺的环节。通过进行仿真，工程上获得的收益为：减少10%的研发周期和费用、减少50%的重复劳动、减少20%的物理试验费用。我国机电领域的主辅机厂所也在工程中开展了大量的系统仿真、设备仿真、课题研究工作，很多单位也根据自己的专业特点建立了工具平台，初步形成了仿真技术团队。但相比欧美，尚有一定差距，主要表现有：

    a)工程领域尚未形成支撑系统概念、方案、研发、试验、评估的全流程验证能力，系统仿真的环境、流程、规范、方法尚未成熟；

    b)在型号工程中，主机与设备供应商的合作分工关系尚未形成；

    c)就仿真而言，复杂项目的团队组织经验、技术管理经验不足；

    d)单位间、专业间系统仿真的平台不协调，数据传递困难，数据缺乏统一管理。

    为了适应机电系统综合化的发展趋势，缩小与国外同行的差距，提高飞机性能，需开展飞机机电系统综合设计与优化，迫切需要建立一套飞机通用机电系统数字化仿真试验平台。

3、主要论点与论据

    飞机通用机电系统数字化仿真试验平台包括机电系统数学仿真环境、机电系统实时仿真环境、通用机电仿真管理数据库、机电系统分析评估环境，以及形成的通用机电系统仿真试验规范体系，平台各部分功能为：

    a)基于机电系统数学仿真环境，采用机电系统数学仿真试验规范，建立液压系统、起落架系统、燃油系统、第二动力系统、环控系统、供电系统、机电综合管理系统等的部件数学仿真模型库。基于模型库，可建立系统各级模型，对于系统部件、机电子系统/系统，可完成部件、系统稳态分析、暂态分析等完成功能、性能工作特性分析；

    b)基于机电系统实时仿真环境，采用机电系统实时仿真试验规范，建立液压系统、燃油系统、第二动力系统、环控系统、供电系统、机电综合管理系统等的部件控制管理仿真模型库。基于模型库，可构建在实时环境下运行的机电系统仿真模型，对系统控制管理构型、数据参数传递、接口控制、总线负载、故障注入等系统功能和性能进行实时仿真，在系统动态实时运行期间，使系统内部行为、关键数据可视化；

    c)建设机电系统分析评估环境，从系统需求满足、系统性能、系统技术成熟度、发动机功率提取、重量、直接采购成本、综合保障等方面，对机电系统综合进行全方位评估，提出机电系统评估分析方法，形成机电系统评估分析规范；

    d)建设机电系统仿真数据库，对系统仿真模型、仿真验证数据、评估分析数据等进行数据库管理；

    e)通用机电系统仿真试验规范体系，对仿真模型进行定义，提出部附件、系统建模方法，给出仿真试验考核内容、方法、精度等规范说明。

4、创见与创新：

    a)提出了基于正向设计和能量综合的通用机电数字化仿真验证体系框架，解决了机电系统多物理场耦合实时仿真技术难题，实现了机电多学科多领域联合仿真验证，满足了大飞机工程研制不同阶段的仿真验证要求。

    b)在飞机机电系统工程领域，首次打通了集需求分析、数字仿真、硬件在环仿真、系统集成验证等于一体的基于模型双“V”研发流程，构建了通用化飞机机电系统数字化仿真试验平台，为飞机机电系统从“基于文档”向“基于模型”的研制模式转变奠定了技术基础。

    c)提出了基于需求管理、项目管理及仿真生命周期管理相结合的机电系统仿真数据管理方法，创建了仿真分析评估数据分级、分层管理体系架构，解决了工程领域仿真数据管理、型号间数据复用、单位间数据共享等技术难题，提高了设计效率。

5、社会经济效益    

    截止2015年度项目验收时，飞机通用机电系统数字化仿真试验平台已在大运机电系统研发、飞行模拟器研发中得到了应用；2014年度至今，在EA飞机机电系统研发中，进行了机电系统能量综合、控制综合设计、仿真应用，有力地支撑了方案设计、详细初步设计阶段的工作。

    以上工程应用表明：平台构建的通用机电系统数字化仿真试验体系（包括：建模仿真环境、设计仿真验证流程、建模与仿真试验规范、通用模型库、试验数据库、机电综合效益评估）可支持机电多领域（机械、电、热、流体等）联合数学仿真、大规模复杂机电控制综合系统的研发验证，适用于机电系统研发；模型仿真结果与物理试验的结果及趋势保持一致性；建模与试验规范可指导型号工程中主、辅机厂所建模与仿真工作。平台可提高设计的成功率，节省研制成本，对物理试验形成有效补充，提高机电系统综合设计与验证的能力，也可推广应用于其他军民用飞机研制，具有显著的社会、军事效益。