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转自 微博木头军事 正如苏霍伊民用飞机公司SSJ-100项目空气动力学副总设计师亚历山大·多洛托夫斯基所总结的那样，向全数字化设计过渡的目的是降低开发风险并提高设计质量。为此，“年轻”的苏霍伊民用飞机公司的SSJ-100项目，从一开始就建立在基于西门子公司TeamCenter软件提供的PLM解决方案的产品生命周期管理系统基础上，同时，计算机辅助设计环境则采用了当时最先进的3D CAD系统。 没有使用数字化建模，想要搞好控制系统算法的研发根本不可能。早在首架SSJ-100原型机在阿穆尔河畔共青城首飞前，苏霍伊民用飞机公司用C ++实现的首个SSJ-100数字化模型早就进行了模拟飞行。 多洛托夫斯基说，计算机模拟的应用大致可分为两个主要领域 - 其中之一，是在全尺寸和缩比模型试验的支持下寻找飞机设计的最佳解决方案。为此，我们根据不同的设定，包括布局、强度、生产技术，当然还有完美的空气动力学要求，进行了翼型优化的迭代设计。但是为了确保计算机模拟确实给出了完美吻合度，有必要在风洞中进行缩比模型实验进行验证，当然风洞测试也是近似的。这时，计算流体动力学开始发挥作用，允许您考虑风洞中的流体特性，将风洞中获得的测试结果正确转换为真实飞行条件。 因此，SSJ100的机翼在非常短的时间内进行了优化，不仅提供了出色的油耗，而且在失速模式下也具有极佳的性能。与此同时，该机翼的生产技术研发工作在阿穆尔河畔共青城与设计研发工作同步进行，先进的生产技术使得阿穆尔河畔共青城加加林飞机制造厂和苏霍伊民用飞机公司阿穆尔河畔共青城分公司拥有很高的飞机生产速率。 在SSJ100项目上成功使用数字化技术的另一个例子是SaM146发动机短舱的设计，这个发动机短舱由苏霍伊民用飞机公司的合作伙伴PowerJet公司和中央空气流体动力学研究院负责研制。研发人员的任务是确保在所有飞行模式中，发动机都能保持高效的进气，同时降低进入发动机短舱的外来物体损坏发动机的可能性。为此，应用计算机辅助设计技术，对进气道和风扇整流罩的几何形状进行了优化迭代设计工作。 之后在中央空气流体动力学研究院风洞进行的测试证实了计算结果的正确性，此外，SSJ100客机原型机进行实际试飞，包括溅水测试的结果，也验证了数字化模型和风洞测试的准确性。 他说，我想关注的另一个领域是飞控算法的研发，尤其是考虑到民用飞机在适航取证时，对故障-安全设计的较高要求。在这里，广泛使用数字化建模是在合理时间和预算条件下取得成功的唯一途径。使用数字化模型系统允许您构建从整机级别到子系统部件级别，清晰的需求分析链。这使得进行合理优化时，最小化主观因素，显著提高了设计师的工作质量。 “ 因此，SSJ100在开发中，不仅使用二维和三维设计系统中生成的数字化模型取代纸质图纸，而且还研发了系统设计方法，在进行零部件/子系统/系统/原型机每个级别研发前进行3D建模来检查设计解决方案是否符合要求。每个级别的样机测试不再是为了寻求解决方案，而仅仅是为了获得测试结果以验证数字化模型的正确性。 使用这种方法的显著结果是，在系统和整机试飞期间，所发现的问题数量最小化。样机测试不是用来研发，而是验证数字化模型。 从虚拟现实到现实世界 数字化技术的优势在于工程师-设计师有机会通过以三维可视化形式呈现的飞机数字模型理解和感受仍处于研发阶段的设计。由于这种理解，设计改进得以在早期设计阶段进行，这显著缩短了飞机的最终测试阶段，同时相比前数字化时代，最终测试阶段所须进行的改动更少。
因此，正如之前提到的那样，SSJ100的各种“飞行”，包括关键的稳定性和可控性模式测试，都是在2008年5月19日进行的机号：95001的首架SSJ100首飞之前进行的。为此，苏霍伊民用飞机公司建造了两个测试台： 简易飞行模拟器和电鸟测试台。 SSJ100项目首次数字化测试是从苏霍伊民用飞机公司位于莫斯科的一个巨大机库开始的。两个测试都安装在这里，每个测试台以自己的方式模拟飞机的动作。简易飞行模拟器是一个完全虚拟的世界。在这里，真实的设备，只有控制杆，手动控制单元，踏板，发动机控制杆，机翼活动部件控制旋钮和微调控制台，其余的子系统和电子设备都靠工业计算机模拟。 “电鸟测试台” - 实际上是一套飞机系统测试台，包括模拟系统机械部件的电子元器件和复杂的数字模拟仿真器，以及带有全套设备和控制装置的驾驶舱。 这里有两个机柜，用于模拟飞机发动机的运行，包括真正的发动机数字控制装置，或者更确切地说是发动机全权限数字式电子控制系统的部件。此外， 还有发动机控制系统元器件的模拟器，与发动机的数字化气动模型一同工作。 其他机柜配有模拟空调系统，模拟电力系统，航空电子设备，起落架，液压系统。 大厅远处的角落由作动器控制系统的模拟器占据。
飞行的幻觉 - 完美模拟 这个SSJ100模拟驾驶舱是SSJ100客机的F1舱段的精确复制品。而在一年前，驾驶舱控制系统的设计已经完成，包括控制面板、飞行操纵侧杆、短行程踏板。是的，SSJ100客机是世界上第二个用侧操纵杆取代操纵盘的客机项目。为了完成新概念座舱的研发，制造了与实机具有极高相似度的测试台。 SSJ100适航认证测试项目的首次飞行于2008年11月1日进行，仅仅只用了两年，便于于2010年12月31日结束。飞行员在4架SSJ1-00原型机上进行了约1,000架次试飞。改进和测试飞机所需的时间都得以缩短，这降低了项目成本。 因此，采用计算空气动力学获得的所有技术解决方案都要通过在中央空气流体动力学研究院和西伯利亚航空科学研究院的风洞进行的飞机模型风洞测试进行验证。对于其大迎角和失速时的空气动力学特性尤其如此，其非线性流动动力学过程仍然需要进行风洞模拟研究。 在飞行测试阶段也存在类似的情况。 “虚拟测试绝不会取代完全全面的[原型机]测试，”弗拉基米尔.比柳科对此深信不疑。- 现代技术尚不能完全重现飞行员所经历的过载和角速度，例如，在失速模式下。不过，SSJ100的主要飞行特征现在已经在首次原型机试飞之前就已经众所周知了。尤其是，从首次飞行开始，我们发现原型机在实际飞行中的表现与飞行模拟测试台上模拟的情况高度相似。 ” 现在，SSJ100“电子鸟”和模拟测试台仍在积极工作。我们的访问是在工作日的一个晚上进行的。工程师和飞行员正在测试新版航电软件和控制系统，这些系统是确保SSJ100支线客机的客户：爱尔兰CityJet公司在伦敦城市机场运营所必需的。亚历山大·多洛托夫斯基表示，按苏霍伊民用飞机公司的成型做法，会首先在模拟测试台上进行测试，看看能否满足伦敦城市机场起降的需要。 飞机制造商是否能够节省用于原型机测试的航空煤油，同时，计算机模拟技术可以完全取代原型机试飞吗？ 亚历山大·多洛托夫斯基和”弗拉基米尔.比柳科都认为，在现有技术条件下 - 不行。任何，甚至是最完美的模拟器的主要限制是它仍只是一个模拟器。其功能受到模拟精度的限制，必须在实机测试中确认。使用无纸化技术的实际经济效果是设计质量的大幅提高，在建造阶段和开始原型机原型机测试的过程中，大幅减少了原型机的改动。 关于数字化的神话  SSJ100数字化3D模型亚历山大·多洛托夫斯基表示：由于数字化所带来的对工程师数量需求的减少，在全生命周期过程都会出现成本的大幅降低。这不是真的。一台计算机，即使是最强大的计算机，也无法取代几位工程师。和以前一样，需要具有相关经验和资格的人做出决定。此外，设计办公室中必须有足够数量的合格专家的存在，这也是航空管理当局对设计和制造单位合格证书的强制要求的。
数字化带来的成本降低的真正来源并如此。使用复杂的数学模型可以使得在项目生命周期的所有阶段进行技术决策时真正地控制风险，从而消除此前在生产或测试原型机阶段所需的昂贵迭代。为此，专业工程师需要用复杂且经过验证的数学模型和3D设计工具来[部分]取代物理模型，并允许他们在生产原型机之前而非之后，通过技术解决方案的数字化模型测试来了解设计的合理性。
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发表于 2018-12-18 08:58
发表于 2018-12-29 22:44