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基于模型的飞行故障仿真分析

案例背景
飞行器系统日益复杂化,即使某个小部件故障,也可能引起连锁反应,造成巨大损失。为保证和提高产品可靠性、安全性要求,最根本的途径是在系统研制过程中,全面系统地开展各种可能故障分析,研究故障的原因及影响程度,在现有技术的基础上采取必要的预防措施,消除风险或将风险减小到可接受的水平,通过设计、仿真分析赋予系统高品质,从本质上确保系统的可靠性和安全性。

某研究院运载火箭飞行故障仿真存在以下需求:

(1). 采用面向对象的图示化建模,建立飞行器多层次、多领域模型,体现飞行器系统、分系统、单机设备、元器件等多个层级及相互连接关系;

(2). 将以文档描述的故障模式表参数化、模型化,形成故障模式库;

(3). 提供灵活的单点、多点故障注入方式,故障注入直接对应于分系统、单机设备或元器件模型,实现故障模式与系统功能模型的自动关联;

(4). 对飞行器在全飞行过程中各种故障模式下的动态特性进行仿真分析,通过曲线、三维动画等呈现系统故障模式下对系统动态响应,友好地显示系统故障传播、故障预警;

(5). 支持偏差模式仿真,通过模型参数的扰动来考察模式偏差对系统行为影响。
案例描述

针对某型号运载火箭的飞行故障仿真,采用Modelica建立了系统层次化、多领域、多粒度的飞行器模型,涵盖了系统、分系统、单机、元器件四个层级;将文档记录的故障模式参数化、模型化形成了故障模式库,并拟定了故障模式与模型关联规则,实现了单点、多点故障注入并驱动系统故障仿真,通过故障仿真考察各类故障对系统性能的影响,摸清和梳理系统故障的发生和传播的规律,提早暴露和发现系统可能存在的薄弱环节和潜在故障,为改进设计方案、制定故障解决预案和排故演练提供支持;通过故障仿真试验,检验系统的安全性设计(如冗余设计或者其它安全措施)能否避免故障被触发,或者故障触发后能否及时遏制故障。通过检验系统设计能否实现故障规避,充分考验和验证系统故障检测系统的能力。

应用价值

统一标准快速设计验证设计参数优化系统可重构

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