空中客车公司开发出燃油管理系统为A380使用基于模型的设计

挑战

制定空中客车A380飞机燃油管理系统中的控制器

使用MATLAB,Sim金宝appulink和Stateflow的基于模型的设计,建模和仿真控制逻辑,沟通的功能规范,并加快模拟器的发展

结果

  • 月的开发时间淘汰
  • 模型在整个开发再利用
  • 无需额外增加工作人员来处理复杂

“基于模型的设计给了我们先进的可视化系统的功能设计。我们还完成了需求验证得比较早以前可能和模拟多个同时组件故障,所以我们知道会发生什么,我们有信心控制逻辑将对其进行管理。”

克里斯托弗·斯莱克,空中客车公司
空中客车A380。

空中客车A380飞机,目前在运行的最大的商用飞机,射程8000多英里。为了实现这样长的直飞航班,A380的11个油箱有250公吨(320,000升)的容量。

A380的先进的燃料管理系统处理加油和在地面上defueling操作,以及燃料流引擎和油箱在空中之间。该系统可以罐之间移动的燃料以优化重力的飞机的中心,减少翼弯曲,并在可接受的温度范围内保持燃料。

空中客车公司的工程师们使用Simulink的金宝app®和Stateflow®开发是整个项目中重复使用的燃料管理系统的模型。“随着基于模型的设计,我们用来表示功能规范的模型让我们可以更早验证需求月比以前,”克里斯托弗·斯莱克,在空中客车燃油系统计算分析专家说。

挑战

A380的燃油管理系统必须能够安全地处理系统的21台泵,43个阀等机械部件的任何故障。在一个复杂的系统,它是具有挑战性的,在需求阶段的工程师预测,可能导致从较轻微故障的组合问题。

对于A380的前身A340,已经有1000所多名书面要求的燃料系统规范文件。“文本的要求可以留有余地,不确定性和误解。当你有很多的要求,这是任何人都难以了解它们之间所有可能的相互作用和识别,例如,第340页上的20个矛盾与一个上的要求,说:”懈怠。

空中客车公司使用基于模型的设计,通过仿真模型A380的燃料管理系统,验证的要求,并明确沟通的功能规格。

空中客车工程师使用的Simulink和Sta金宝appteflow到系统的控制逻辑,其包括45顶层图表,几乎6000状态,而超过8700个跃迁建模。该模型定义在地面上(包括燃料补给,defuel,和地面传送)和在飞行中(包括正常的发动机进料,重心控制,载荷减轻,和放油)操作模式。

每个顶级模式中的功能被分为subcharts,使工程师能够在层级各个组件独立工作。

该团队开发的缸,泵,阀,电器和利用Simulink部件的参数化的工厂模型。金宝app工程师可以设置参数值来配置这个模型来表示燃油系统的任何空中客车飞机。

在Simulink中运行的各个操作部件的闭环仿真后,团队整合到他们的系统级仿真一个完整的模型。金宝app

使用并行计算工具箱™和MATLAB并行服务器™,球队50工人计算集群上进行Monte Carlo模拟。在一个周末,他们可以运行变化的环境条件和飞机的运行方案在10万次模拟飞行。

该小组由来自工厂和控制逻辑模型与Simulink的编码器™生成代码创建一个桌面模拟器。金宝app一个MATLAB®基于用户界面使供应商,航空公司客户,维修工程师和其他空中客车公司的团队以可视化的燃料管理系统是如何工作的,并与其他飞机系统交互。

该团队还使用Simulink模型来开发硬件在环金宝app(HIL)测试和调试他们的HIL真实的硬件之前测试钻机井是可用的。

A380飞机的成功试飞之后,该团队利用测量飞行试验数据用系统辨识工具箱™来调整自己的工厂模型。他们用信号处理工具箱™从测试数据中的噪声除去,和曲线拟合工具箱™评估测量数据和预测结果之间的差异,并预测系统的性能超出了通常的飞行包线。虽然提炼厂的模式,他们使用的Simscape电气™纳入继电器和电力系统的其他元素。

根据实施基于模型的设计为A380的成功,空中客车的工程师正在使用这种方法开发空客A350宽体飞机的燃料管理系统,由一个逐年减少的这架飞机的开发时间。

结果

  • 月的开发时间淘汰。“在早期的项目,花了九个月我们的燃料系统设计与模拟驾驶舱,或铁鸟整合。在A380上使用基于模型的设计,用了不到一个月的时间,说:”懈怠。“同样,通过重用模型调试HIL钻机,我们挽救了三个个月的开发,并从最初的概念到第一次飞行时间缩短。”

  • 模型在整个开发再利用。“在Sim金宝appulink和Stateflow模型使我们能够及早确认的要求和沟通的功能规范我们的供应商,与ARP 4754补充了一致性的书面要求,说:”懈怠。“这些模型重复使用,以创建桌面模拟器,委托我们的HIL测试设备,我们的虚拟集成长凳上运行,并演示系统功能给客户。”

  • 无需额外增加工作人员来处理复杂。“A380飞机的燃油系统是三到四倍更复杂的比A340的,”笔记懈怠。“设计使我们能够处理好与相同尺寸的工程团队实质上更复杂的项目基于模型的。”