数字孪生及其在航空航天中的应用

发布时间：2021-09-25 15:48

　　数字孪生已引起国内外的广泛重视,可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报,从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相比一般的模拟模型,具有集中性、动态性和完整性的突出特点。数字孪生的发展需要复杂系统建模、传感与监测、大数据、动态数据驱动分析与决策和数字孪生软件平台技术的支撑。在航空航天领域,数字孪生可应用于飞行器的设计研发、制造装配和运行维护。重点讨论了应用机身数字孪生进行寿命预测与维护决策的案例,相比于周期性维护,具有检修次数更少、维护成本更低的优势。最后,给出了数字孪生在空间站、可重复使用飞船的地面伴飞系统中的初步应用框架。 

【文章来源】：航空学报. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

数字孪生体概念

5）数字孪生软件平台技术。数字孪生的实现需要发展新的工具平台，集成多物理场仿真、数据管理、大数据分析、动态数据驱动决策等多个功能模块，同时借助虚拟现实（Virtual Reality,VR）或增强现实（Augmented Reality,AR）等可视化技术，使决策者能够快速准确地了解系统实际状态，从而指导对系统的操作，实现效能更高的控制与优化。3“范式”革命

联合数字孪生中的DDDAS和大数据分析技术，不仅可以实现模型的动态更新，还能够对系统的性能状态开展在线的风险评估，即量化不确定输入（载荷、边界、材料参数等）对飞行可靠性的影响。而后通过虚拟仿真平台，预演不同任务参数下的飞行场景，并量化不同参数下的飞行可靠性，结合大数据分析技术中的各类智能算法，动态优化操作以应对突发工况。通过对系统状态的实时管理，能够提高响应速度，实现效能更高的控制与优化。同时，在系统性能出现显著下降、维修成本不经济之前，进行预测性维护，避免周期性维护的高成本和响应慢的问题，既能够提升系统的可用性、又可以保证安全性和经济性，如图3所示[35]。4 数字孪生在航空航天中的应用

【参考文献】：
期刊论文
[1]美欧军工领域发力数字孪生技术应用[J]. 本刊编辑部.  国防科技工业. 2019(02)
[2]数字孪生技术综述与展望[J]. 刘大同,郭凯,王本宽,彭宇.  仪器仪表学报. 2018(11)
[3]大数据在航空系统的研究现状与发展趋势[J]. 孔祥芬,蔡峻青,张利寒,唐杰,侯晨光.  航空学报. 2018(12)
[4]数字线索助力美国空军航空装备生命周期决策[J]. 刘亚威.  国际航空. 2017 (09)
[5]数字孪生车间信息物理融合理论与技术[J]. 陶飞,程颖,程江峰,张萌,徐文君,戚庆林.  计算机集成制造系统. 2017(08)
[6]产品数字孪生体的内涵、体系结构及其发展趋势[J]. 庄存波,刘检华,熊辉,丁晓宇,刘少丽,瓮刚.  计算机集成制造系统. 2017(04)
[7]数字孪生模型在产品构型管理中应用探讨[J]. 于勇,范胜廷,彭关伟,戴晟,赵罡.  航空制造技术. 2017(07)
[8]数字孪生车间——一种未来车间运行新模式[J]. 陶飞,张萌,程江峰,戚庆林.  计算机集成制造系统. 2017(01)
[9]飞机结构健康监测技术的机遇与挑战[J]. 孙侠生,肖迎春.  航空学报. 2014(12)
[10]我国空间站工程总体构想[J]. 周建平.  载人航天. 2013(02)

博士论文
[1]面向制造系统健康管理的动态预测与预知维护决策研究[D]. 夏唐斌.上海交通大学 2014



本文编号：3410011