用户故事

空客采用基于模型的设计开发A380燃油管理系统

挑战

为空客A380燃油管理系统开发一个控制器

解决方案

利用MATLAB、Sim万博1manbetxulink和Stateflow for model - based Design对控制逻辑进行建模和仿真,沟通功能规范,加快仿真器的开发

结果

  • 几个月的开发时间消除了
  • 在整个开发中重复使用的模型
  • 在没有员工的情况下处理的额外复杂性增加了

“基于模型的设计给了我们进入系统功能设计的高级可视性。我们还完成了比以前可能的需求验证,并模拟多个同时组件故障,因此我们知道将发生什么并有信心控制逻辑将管理它。“

克里斯托弗松弛,空客
空客A380。

目前最大的商用飞机空中客车A380,拥有超过8,000英里的范围。为了实现这么长的不间断航班,A380的11个燃料箱的容量为250公吨(320,000升)。

A380的复杂燃料管理系统在地面上处理加油和防辐射操作,以及在空气传播时对发动机和坦克之间的燃料流动。该系统可以在罐之间移动燃料以优化飞机的重心,减少翼翼弯曲,并保持燃料在可接受的温度范围内。

空客的工程师使用了Simulink万博1manbetx®和州流®开发在整个项目中重复使用的燃料管理系统模型。空中客车燃油系统计算分析专家克里斯托弗•斯莱克(Christopher Slack)表示:“通过基于模型的设计,我们用来代表功能规格的模型,使我们能够比以前提前数月验证需求。”

挑战

A380的燃油管理系统必须能够安全地处理系统的21个泵、43个阀门和其他机械部件的任何故障。在一个复杂的系统中,对于工程师来说,在需求阶段预测相对较小的故障组合可能导致的问题是很有挑战性的。

A380的前任A340的燃油系统规范文件有超过1000个书面要求。“文本要求可以留下歧义和误解的空间。当您有许多要求时,任何人都很难了解它们之间的所有可能的相互作用并识别,例如,在第340页上的一个要求冲突,“Slack说。

解决方案

空中客车采用基于模型的设计(model - based Design)对A380的燃油管理系统进行建模,通过仿真验证需求,并清晰地传达功能规范。

空中客车工程师使用Simulink和Stat万博1manbetxeFlow来模拟系统的控制逻辑,包括45个顶级图表,近6000个状态,超过8700个过渡。该型号定义了地面上的操作模式(包括加油,德厄,地面转移)和飞行(包括普通发动机饲料,重心控制,负荷缓解和燃料抛弃)。

每个顶级模式中的功能被分组到子图表中,使工程师能够独立地处理层次结构中的各个组件。

该团队使用Simulink开发了一个参数化的储罐、泵、阀门和电气部件的工厂模型。万博1manbetx工程师可以设置参数值来配置该模型,以代表任何空客飞机的燃油系统。

在Simulink中运行单个操作组件的闭环模拟后,团队将它们集成到系统级模拟的完整模型中。万博1manbetx

使用并行计算工具箱™和MATLABPrild Server™,该团队在50员计算群集上执行Monte Carlo模拟。在一个周末,他们可以在各种环境条件和飞机操作场景下运行100,000次模拟航班。

该团队使用Simulink Coder™从工厂和控制逻辑模型生成代码,从而创建了一个桌面模拟器。万博1manbetx一个MATLAB®基于用户界面,使供应商、航空公司客户、维护工程师和其他空中客车团队能够可视化燃料管理系统的工作方式以及与其他飞机系统的交互方式。

该团队还使用Simulink模型来开发硬件循环万博1manbetx(HIL)测试并恢复其HIL测试设备在真实硬件可用之前。

在成功的A380飞行试验后,团队使用系统识别工具箱™使用测量的飞行测试数据调整其工厂模型。它们使用信号处理工具箱™从测试数据中删除噪声,以及曲线拟合工具箱™,以评估测量数据和预测结果之间的差异,并预测超出通常的飞行信封的系统性能。在精制工厂模型的同时,它们使用Simscape Electrical™加入继电器和电力系统的其他元件。

基于实现基于模型的A380的模型设计成功,空中客车工程师现在正在使用这种方法来开发空中客车A350xWB的燃料管理系统,减少了这架飞机的开发时间一年。

结果

  • 几个月的开发时间消除了.“在早期的项目中,我们花了长达9个月的时间来整合我们的燃料系统设计与模拟驾驶舱,或铁鸟。在A380上采用基于模型的设计,只用了不到一个月的时间,”Slack说。“同样,通过重新使用模型来调试HIL钻机,我们节省了3个月的开发时间,缩短了从最初概念到首次飞行的时间。”

  • 在整个开发中重复使用的模型.Slack万博1manbetx表示:“Simulink和statflow模型使我们能够尽早验证需求,并与供应商沟通功能规范,补充符合ARP 4754的书面需求。”“这些模型被重用来创建桌面模拟器,委托我们的HIL测试平台,在我们的虚拟集成平台上运行,并向客户展示系统功能。”

  • 在没有员工的情况下处理的额外复杂性增加了.“A380的燃油系统比A340复杂三到四倍,”Slack指出。“基于模型的设计使我们能够用同样规模的工程团队处理更加复杂的项目。”