LMS Imagine.Lab AMESim助力大飞机腾飞

作者：globalcrown

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 11月28日，上海，喜讯传来：我国首架具有完全自主知识产权的新支线飞机ARJ21-700首飞成功，标志着中国飞机正式飞入世界新型民用客机的行列。并且国内外订单已经达到208架。 从大飞机项目实施，到ARJ21-700首飞成功，只用了不到两年的时间。但从1908年中国出现第一家飞机制造厂，一直到今天，国人对于飞翔的探索，就从未停止过。经过几代航空人不懈的努力，已经取得了一项又一项辉煌的成就，但纵观世界航空发展，还是与传统航空强国有着相当大的差距，需要不断地改进，并迎头赶上。未来干线大飞机将成为航空业发展的主流，目前世界上最大的客机“空客A380”颇有笑傲江湖之势，也给其他飞机制造商带来了启示与压力。 11月在珠海举办的“第七届中国国际航空航天博览会”上，来自多个国家的知名航空航天制造及相关供应商都将自己引以为傲的产品进行展示。并有精彩的飞行表演，向世人一展这些空中骄子的优美姿态与优良性能。其中备受瞩目的就要说是优雅的空中巨人“A380”了。 它庞大却轻盈的身躯，惊人地在云层中进行小半径的360°盘旋，又能在低空做大角度的侧倾，甚至当它以低速从你上空慢慢滑翔而过时，都不会感觉到刺耳的噪声，在A380结束飞行表演回到跑道上时，也可以看到并没有因为它庞大的身躯而影响到其准确地刹车和滑行到展示位上。这些展示都无可置疑地表现出A380在飞控系统、转弯、制动系统以及发动机等方面的良好性能。 那么A380是如何做到的呢？ A380机长72.8米，高24米，臂展可达80米，有贯通全机身的两层客舱。三级分舱布局可乘载555名旅客，最高密度布局可承载873名乘客。超大的机身和乘载量虽然大大提高了运力，但也给飞机的设计与制造提出了更高的要求。要在如此大的载荷下同样实现安全、可靠、灵活操作，绝非易事。 在A380的设计中，AMESim就在其飞控系统的分析、地面转向系统的优化、紧急制动系统伺服阀的设计等方面提供了极大的帮助甚至成为设计依据。 在A380的飞控作动系统设计中，从设计的早期就采用AMESim进行模拟仿真， 包括EHA（电液作动器）的设计、失效后的动态分析和双EHA的力干涉控制设计。其使用AMESim仿真的重要作用和推荐理由为: ·快速, 可靠, 精确和用户友好的求解器,非常迅速地给出正式的原因-结果仿真 ·复杂详细程度渐进的元件库 ·多学科专业并通过输入/输出或者共仿真为复杂规模程度仿真开启新的大门 ·包含参数敏感分析和可靠性分析工具 ·允许通过基本库快速构建自己的内部模型 ·使用便捷，给出参考模型的帮助 ·可进行实时仿真(SIL, HIL,…) AMESim在这方面提供的解决方案为： ·AMESim软件平台； ·AMESim设计探索功能； ·AMESim的实时仿真功能； ·AMESim的应用库：液压库、液压元件设计库、热库、热液压库、热液压元件设计库、电机及驱动库、电磁库； ·AMESim和多体动力学软件接口。 正是由于借助了AMESim进行模拟仿真，完善了其飞控系统，才有现在所看到的A380在空中完美的姿态。同时也证明了AMESim完全可胜任大型飞机飞控系统的仿真与分析要求。 同时A380优秀的地面转向与制动能力也得益于AMESim的设计参与。 赛峰的子公司Messier-Bugatti承担了为空客A380地面转向系统设计一个全新的独一无二的液压助力系统的重任。 同样， Messier-Bugatti 在设计的早期阶段就选择了AMESim来解决在控制液压流体不能过热的前提下达到最终系统性能目标的问题。这使得他们可以通过优化所有关键系统的尺寸从而在遵守严格的重量约束条件下确保系统能够提供必要的动力。 这个新的系统模型使得Messier-Bugatti 不仅可以分析液压系统的行为（从性能， 稳定性等角度），而且可以观测液压系统的发热特性以及评估采用热交换器的必要性。仿真的结果可以直接用于建立产品规格，从而指导该液压助力能源系统（油箱， 泵， 蓄能器）各项关键功能的设计开发。 通过采用AMESim仿真获得的结果使得Messier-Bugatti 可以验证系统满足所需功率前提下的各项性能。 这些结果在随后Messier-Bugatti 的实验台上得到了精确的验证。 AMESim在这方面分析的解决方案为： ·AMESim软件平台； ·AMESim设计探索功能； ·AMESim的应用库：液压库、液压元件设计库、热库、热液压库和热液压元件设计库。 在A380的设计中，由于受到机身重量的制约， 需要为紧急制动系统开发和集成一个专用的伺服阀来调节和控制压力。 但是该伺服阀的性能要求非常高， 在室温下， 当压力为350bar时， 流量要达到800cc/min（通常的伺服阀在同等条件下只能到200cc/min）。这是非常大的技术挑战。 为了应对该技术挑战，在A380的设计中采用AMESim建立了该伺服阀的虚拟模型。通过该模型可以预见技术问题和理解系统的动态特性（例如压力脉动的缓冲、稳定性的增加以及通过精确的作动器动态模型来提高元件的性能等）。该模型通过自适应的参数研究来优化物理模型并将产品的规格集成到开发的早期。 这种类型伺服阀的物理建模非常复杂。为了全面理解系统的动态特性，工程师需要研究机械、液压、电和磁的物理现象及其耦合。 尽管这类阀设计非常复杂，但通过仿真，实际的开发过程得到大大的缩短。AMESim使得该阀的开发时间减少了一半。 AMESim在这方面分析的解决方案为： ·AMESim软件平台； ·AMESim设计探索功能； ·AMESim的应用库：液压库、液压元件设计库和电磁库。 AMESim还能做什么？ AMESim的航空航天解决方案涉及面广，涵盖丰富、除了之前所说的在飞行控制和地面负载方面的应用，还可以在航空发动机装置、环境控制系统、燃料电池、机电元件、电气系统等方面进行仿真与分析。 特别是当前大型干线客机中，燃油经济性是要着重考虑的问题。AMESim的燃油系统解决方案，可对燃调系统进行设计优化，从而大大降低了油耗。国内的多家发动机及控制研究、设计机构现已使用AMESim来进行相关方面的研究，并取得了不俗的成绩。 A380除了其超于其他客机的乘载能力以外，其内部的舒适度也是一大特点。除了双层客舱、宽体空间的伸展性，其内部的设施和卓越的感官体验也得益于其环境控制系统的优良设计。同样，我们的国产大飞机除了要在飞行、地面性能上赶超国际先进水平，内部环境和舒适度也是提升竞争力的一个必须要考虑的环节。 在此方面AMESim同样可有所作为：其环境控制系统解决方案可以处理用于各种高级设计的多学科系统， 包括气体动力学、热力学、蒸汽循环（两相流）、空气调节、控制及生命和环境科学等。 AMESim环境控制系统有助于设计包含在环境控制系统中的各种系统：引气系统、能源管理、空气调节、通风回路、CO2气瓶释放、氧气回路及舱体。该方案可以方便处理高复杂系统并考虑动态条件下（温度和压力变化条件下）的多种参数（温度、湿度、压力及压比的变化）。 有助于航空工程师设计高效的、重量轻体积小以及能耗得到优化的产品。 当然AMESim可以做的还远不止这些，与世界一流航空制造企业的合作经验和不断开发与完善的产品功能，必定能为广大的客户带来一个又一个令人欣喜的突破。 AMESim能为国产大飞机做什么? ARJ21-700予名为“翔凤”，承载了几代航空人的梦想。目前国家正加速实施“大飞机”计划，相信不久的将来，以“翔凤”和“新舟”等先导机型领航的中国民用航空业必将成为世界航空领域一颗闪亮的明珠。 国际合作已成为现今的发展潮流，特别是航空业如此高技术密集和复杂的行业。携百家之长，用世界最新进的技术与经验可大大提高生产效率，提升竞争力。ARJ21-700的成功也离不开多种国外先进技术的借鉴和融合，特别是当前倡导的信息化技术，能颠覆性地改变以往的方式，使研发、设计、生产都可以达到质的飞跃。 对此，我们有理由相信，AMESim在A380以及其他大飞机研制中所起到的助力作用也必将为国产大飞机的研制引入优越的技术手段，注入新的活力。世冠愿意以专业的服务为AMESim助力国产大飞机早日翱翔寰宇架设从工程梦想到现实产品的桥梁！(end)

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