西门子MBSE数字线程为虚拟飞机集成插上“高效羽翼”

在过去40年中，航工工业获得了长足的发展。不过，随着未来交通的需求变化和全新技术的迭代变革，航空航天工业也和汽车工业一样，不断地面临着来自政策法规、舒适安全、低碳节能等各个不同层面的挑战。如何成功应对以上挑战给飞机设计带来的复杂性，成为了摆在航空航天工程师和原始设备制造商面前的一个“灵魂拷问”。

和汽车工业不同的是，飞机的开发设计涉及到了结构、机械、电气、液压、气动等多个系统，不同系统之间的动态交互更为复杂。因此，对于飞机的开发和设计来讲，“整体不一定等于其各部分之和”，要实现对如此复杂的系统进行整体优化，单纯地将整个系统拆分成系列独立的子系统“分而治之”还远远不够。更棘手的是，航空工业惯常使用的基于文档的系统工程也无法捕捉到这种动态交互。所以，要想提高飞机设计项目的整体效率和性能，那就必须要从整体出发重新思考系统工程。

系统工程的关键在于，理解正常和异常条件下以及整个运行周期内，不同物理现象对产品功能的影响。针对航空工业跨领域、复杂性强的设计特点，借助基于模型的系统工程方法（MBSE）和合理的数字双胞胎使用，能够为处理来自模型、虚拟测试结果和供应商的海量数据提供更多便利。帮助飞机设计工程师和制造商牢牢掌控项目风险管理，从而提升飞机的设计与交付速度，抢占市场先机。

通过基于模型的系统工程数字线程可覆盖系统仿真、电气和机械接口等多种需求和产品架构，帮助实现产品开发整个过程的集成管理。在系统和结构工程级别，可扩展多域工程工具(如 Simcenter 系统仿真解决方案) ，并捕获从组件级别到飞机系统级别的飞机系统复杂性。以飞机上的电气组件为例，它们数量众多且功能强大，借助集成模型，架构设计师能够检查这些电气组件与环境控制间的动态交互，减少潜在的集成问题，最终交付更好的产品。

此外，虚拟飞机集成的价值还体现在对飞机动力特性和电力推进系统的设计上。其中，虚拟飞机集成可以解除飞行器在飞行动力设计中对于成本高昂的风洞试验的依赖，并能在开发周期中及早获得可靠结果；同时，它还能平衡推进、承载能力和飞机重量三者的关系，助力航空航天企业解决电力推进系统在设计过程中不同工程领域间交互的复杂难题。

借助基于模型的系统工程实现虚拟飞机集成，我们可以打破孤岛式的优化方法，同时又能创造更多惊喜。它不仅能够帮助工程师表示飞机中的所有物理场，并对它们之间的动态交互进行模拟仿真；还能充分满足从组件级别到系统级别的需求，并且可以集成到PLM流程中，这对产品生命周期优化管理、创新设计和成本管控都是事半功倍的好事。