航空发动机仿真数据管理系统研究

1 研究背景概述

    航空发动机的研发是一个集设计、分析仿真、试验于一体的系统工程，需要协调众多的工程人员，需要处理海量的仿真和试验数据资源，运用大量不同领域的仿真软件和工具，经历复杂的设计过程。

    传统的计算机辅助工具体系虽然已经不断建立和完善，但是面对实际的复杂研发过程还存在诸多挑战。

    一方面，设计、验证和制造的周期需要压缩，另一方面，这些过程更具有复杂性。表现在设计与仿真的交互更为频繁，仿真的类型更为全面化，学科从广义的CAE分析，到CFD流体技术，电磁仿真，液压仿真，光学仿真等各个方面，在设计的各个阶段被广泛应用。

    随着仿真的大量应用，随之带来了大量的业务过程数据和相关数据，这些数据以及流程都迫切需要管理，而且仿真的流程也需要标准化。

    为了突破传统CAE仿真工具体系的局限性，分立的计算机辅助设计环境需要向着集成化、综合化的集成平台方向发展。

    在总结以往设计、分析、仿真工作流程、工具应用的经验的同时，打造更为高效的工作流程环境，急需建设航空发动机仿真数据管理系统，系统建设的构想是：以解决设计阶段数据、过程和工具的管理问题中的仿真数据管理为核心，有效整合企业内软、硬件资源，提高设计效率，增强企业竞争力。

2 系统架构设计

2.1 发动机研发业务流程

    发动机产品的研发过程分为三个大的阶段：需求阶段、设计阶段、制造阶段，在这几个阶段中，产品数据是整个产品设计阶段的主要数据。

    而产品设计过程是通过确认和验证（V&V）过程来保证需求的符合、设计的正确以及产品的正确。这也是发动机研制的系统工程流程，如图1所示。

    图1 航空发动机系统工程研制流程

    确认和验证过程主要分为需求确认、方案验证、产品验证、产品确认四个部分。在确认和验证过程中，仿真数据对于产品设计过程起着重要的验证作用。

    仿真数据管理系统是面向仿真的数据管理，承担起支持设计人员在设计过程中完成方案验证的任务。

    这阶段的主要工作是根据发动机顶层产品设计分解下来的需求、参数、和指标，来进行方案的设计工作，设计方案是否正确，也就是说设计是否符合需求的过程我们要通过需求的验证来完成，而需求的验证工作在发动机研发的早期，最主要的手段就是仿真。