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基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2023-2033页

作者：刘嘉琛董磊陈曦梁博尧王鹏中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

关键词：智能航电系统单一飞行员驾驶系统理论过程分析决策试验与评价实验法毕达哥拉斯模糊理论致因分析

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航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 46-55页

作者：肖国松刘家豪马振洋史春蕾中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部... 详细信息

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz~4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近,说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。

关键词：发动机电子控制器高强辐射场辐射敏感度谐振频率电磁防护

煤直接液化航空煤油自着火特性实验及动力学研究

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推进技术 2024年第8期45卷 104-111页

作者：武颖韬孔祥东王新辉梁金虎汤成龙黄佐华汪必耀曾萍西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 中国民航局第二研究所四川成都610041 中国民用航空航油航化适航审定中心四川成都610041

煤直接液化(DCL)航空煤油含有大量的环烷烃,与传统航空煤油成分差异较大,研究DCL煤油的着火特性及反应动力学对于深入认识其燃烧性能及其推广应用具有重要意义。因此,本文使用快速压缩机测量了DCL煤油,RP-3煤油及其混合物在不同当量比... 详细信息

煤直接液化(DCL)航空煤油含有大量的环烷烃,与传统航空煤油成分差异较大,研究DCL煤油的着火特性及反应动力学对于深入认识其燃烧性能及其推广应用具有重要意义。因此,本文使用快速压缩机测量了DCL煤油,RP-3煤油及其混合物在不同当量比和压力下的着火延迟期,对比了DCL与RP-3煤油的燃烧放热及相对反应活性,分析了二者低温反应活性差异的动力学机制。使用实验数据验证了文献中DCL煤油的化学反应动力学模型,并通过构建替代物组分中正戊基环己烷的化学反应机理,提高了模型对DCL煤油着火延迟和高温裂解产物的预测性能。研究结果表明,DCL煤油的着火放热量更高,其着火延迟期在高温下(>1000 K)与RP-3接近,而在低温下(<750 K)则略高于RP-3。DCL煤油中大量的环烷烃成分阻碍了燃料分子低温链分支反应的进行,抑制了其低温反应活性,有利于降低燃料进入主燃区前发生自燃的倾向。

关键词：煤直接液化航空煤油着火延迟期正戊基环己烷化学反应动力学

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飞机燃油管路安装间隙闪电击穿电压研究

空军工程大学学报 2024年第4期25卷 28-32页

作者：姜亮刘春阳姚永杰中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210 中国民用航空上海航空器适航审定中心上海200335 西安爱邦电磁技术有限责任公司西安710077

闪电击穿电压是飞机遭遇闪电雷击时会否在燃油箱内产生电火花的重要评判指标。为研究飞机燃油箱内典型燃油管路安装间隙下的闪电击穿电压,搭建了闪电击穿电压测试台架,并采用可调冲击电压发生器模拟出符合标准《SAE ARP5412B》要求的闪... 详细信息

闪电击穿电压是飞机遭遇闪电雷击时会否在燃油箱内产生电火花的重要评判指标。为研究飞机燃油箱内典型燃油管路安装间隙下的闪电击穿电压,搭建了闪电击穿电压测试台架,并采用可调冲击电压发生器模拟出符合标准《SAE ARP5412B》要求的闪电电压波形。实验发现:安装间隙为3 mm时,实验室环境下测得的最小临界耐受击穿电压值为9.0 kV,飞机燃油箱内燃油管路周围部件的种类和燃油管路的安装形式对闪电击穿电压的影响不大,燃油管路的管径大小以及管路表面的油漆层对闪电击穿电压的影响可忽略不计,保持3 mm安装间隙不变,在部件表面涂覆1 mm厚密封胶,耐受击穿电压值从9.9 kV跃增至22.5 kV,安装间隙击穿所需的电压幅值大幅提高。实验结果表明:在燃油管路表面涂覆密封胶是减缓小间隙处发生闪电击穿风险的一种有效措施,可为飞机燃油管路安装间距选取和闪电防护设计提供参考和依据。

关键词：飞机燃油箱燃油管路闪电防护击穿电压

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面向维修性设计的人体手臂舒适度分析方法

计算机仿真 2024年第3期41卷 45-50,310页

作者：樊智勇薛丽顾新刘哲旭中国民航大学工程技术训练中心天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民用航空上海航空器适航审定中心上海200030

为改善民机的维修性设计,从人员维修时手臂的舒适度问题出发,考虑维修关节力矩和关节角度两方面因素的影响,提出面向民机维修的人体手臂舒适度分析方法。首先,依据Kane方程建立人体手臂动力学模型,求解手臂各自由度上的关节力矩;其次,... 详细信息

为改善民机的维修性设计,从人员维修时手臂的舒适度问题出发,考虑维修关节力矩和关节角度两方面因素的影响,提出面向民机维修的人体手臂舒适度分析方法。首先,依据Kane方程建立人体手臂动力学模型,求解手臂各自由度上的关节力矩;其次,将维修工具放置到维修手臂末端,调整维修姿态并将工具与维修目标交互,采用粒子群算法解算工具处于不同状态时各关节角度值以此确定手臂姿态;将手臂简化为棍棒模型,利用余弦定理反求维修中关节角度变化范围。最后采用NASA力量模型求解最大关节力矩,将关节力矩和关节角度影响因素代入到舒适度评价模型中。在虚拟仿真环境下对客舱座椅下不同位置的螺栓进行拆卸实验,证明了方法的有效性。

关键词：维修性设计粒子群算法手臂姿态关节角度关节力矩舒适度分析

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正常类航空器发动机工作特性适航符合性研究

航空动力 2024年第1期 56-59页

作者：肖毅孙中海李宏曾平君刘通中国民用航空江西航空器适航审定中心江西洪都航空工业集团有限责任公司航空工业直升机设计研究所

作为航空器的“心脏”,发动机安装后工作特性的优劣直接关系到航空器能否正常飞行。针对发动机工作特性适航条款,结合正常类飞机及正常类旋翼航空器审定案例开展研究,给出条款的符合性验证方法与思路,对后续同类型号的研制与适航审定工... 详细信息

作为航空器的“心脏”,发动机安装后工作特性的优劣直接关系到航空器能否正常飞行。针对发动机工作特性适航条款,结合正常类飞机及正常类旋翼航空器审定案例开展研究,给出条款的符合性验证方法与思路,对后续同类型号的研制与适航审定工作具有重要的参考价值。正常类航空器包含正常类飞机和正常类旋翼航空器(通常为直升机),已经逐渐成为通用航空产业的主要机型[1]。其适航审定也是航空器适航审定的重要组成部分,必须加以重点研究。正常类航空器可以配装不同类型的发动机。

关键词：旋翼航空器适航符合性符合性验证方法适航审定适航条款发动机安装主要机型直升机

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无人机埋入式进气道气动特性数值仿真研究

气动研究与试验

气动研究与试验 2024年第3期2卷 81-86页

作者：肖毅马经忠沈亮胡杨中国民用航空江西航空器适航审定中心江西南昌330098 江西洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330096 江西航空研究院江西南昌330098

埋入式进气道具有隐身性能好、飞行阻力低等优点,对提升无人机巡航经济性及战场生存能力具有重要意义。为了全面研究此类进气道的气动特性,在无人机概念布局下设计了埋入式进气道方案,并进行了数值仿真研究,重点分析了埋入式进气道性能... 详细信息

埋入式进气道具有隐身性能好、飞行阻力低等优点,对提升无人机巡航经济性及战场生存能力具有重要意义。为了全面研究此类进气道的气动特性,在无人机概念布局下设计了埋入式进气道方案,并进行了数值仿真研究,重点分析了埋入式进气道性能随飞行速度、飞行迎角及出口马赫数的变化规律。计算结果表明,随着飞行速度逐渐增大,埋入式进气道总压恢复系数先逐渐提高后急剧降低,畸变指数DC_(60)先减小后增大;在常用迎角范围内,随着迎角的增大,进气道总压恢复系数逐渐降低;在出口马赫数0.3~0.48的范围内,随出口马赫数的增加,进气道总压恢复系数略微提高,畸变指数DC60有所减小。

关键词：无人机埋入式进气道数值仿真总压恢复系数畸变指数

航空轮胎爆破适航审定技术体系与关键内容研究

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航空工程进展 2024年

作者：周昌伟王兆东中国民用航空上海航空器适航审定中心结构强度室上海飞机设计研究院飞机架构集成工程技术所

航空轮胎爆破是飞机设计中的一种特定风险，民用飞机适航规章对轮胎爆破有明确的条款要求，开展轮胎爆破审定技术研究对促进飞机取证、提升飞机安全性具有重要意义。为进一步推动轮胎爆破适航技术发展、规范审定技术体系，对各国适用的... 详细信息

航空轮胎爆破是飞机设计中的一种特定风险，民用飞机适航规章对轮胎爆破有明确的条款要求，开展轮胎爆破审定技术研究对促进飞机取证、提升飞机安全性具有重要意义。为进一步推动轮胎爆破适航技术发展、规范审定技术体系，对各国适用的轮胎爆破适航规章发展现状及其差异进行跟踪调查，基于国内民用飞机对当前国际最新轮胎爆破专有条款适航审定的工程实践，针对CS 25.734条款建立航空轮胎爆破的适航审定技术体系，细化验证流程、验证对象、关联条款及审定技术指标，完整解读CS 25.734预期的安全性水平；围绕适航审定关键内容，提出需要重点关注的审定要素和建议。结果表明：EASA最新修订的专有条款CS 25.734要求更高且轮胎爆破模式更明确；本文所提航空轮胎爆破的适航审定技术体系、审定要素及建议已在某国产大型客机的适航审定中得以验证，可为相关行业的审查和设计人员提供指导，是国内审定技术领域的新突破。

关键词：航空事故轮胎爆破特定风险适航规章适航审定

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基于硬件架构的RDIU协议转换器设计

仪表技术与传感器 2024年第8期 30-38,108页

作者：金志威王泽彬王鹏民航航空器适航审定技术重点实验室中国民航大学安全科学与工程学院

远程数据接口单元(RDIU)在飞机中负责完成协议转换工作,使远端传感器和作动器等多种协议的子系统连接到飞机主干网络,形成混杂机载网络构型。已有的RDIU协议转换技术存在参与转换的协议不全面、转换周期较长、数据实时性差等问题。文中... 详细信息

远程数据接口单元(RDIU)在飞机中负责完成协议转换工作,使远端传感器和作动器等多种协议的子系统连接到飞机主干网络,形成混杂机载网络构型。已有的RDIU协议转换技术存在参与转换的协议不全面、转换周期较长、数据实时性差等问题。文中针对远程数据设备使用的UART、ARINC429、ARINC825总线协议与飞机全局数据AFDX总线协议提出了协议转换原理,完成了协议转换的硬件架构设计并使用硬件描述语言Verilog HDL完成了详细设计。仿真测试结果表明:文中设计可以正确完成多种协议的转换工作,硬件架构的实现提高了数据处理效率。

关键词： RDIU 协议转换混杂机载网络硬件架构