[發(fā)明專利]一種用于飛機(jī)部件易損性排序的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410352457.9
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104156507B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴揚(yáng);李可君;宋筆鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空飛行器易損性減縮設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體地說(shuō),涉及一種用于飛機(jī)部件易損性排序的方法。

背景技術(shù)

飛機(jī)易損性定義為飛機(jī)抵抗敵對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境的能力。在為飛機(jī)方案設(shè)計(jì)階段考慮易損性是否滿足要求提供理論指導(dǎo)與設(shè)計(jì)原則時(shí)，需要進(jìn)行不同方案易損性的對(duì)比，從而對(duì)未來(lái)飛機(jī)型號(hào)的低易損性設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，提高飛機(jī)的作戰(zhàn)生存力。

飛機(jī)的易損面積對(duì)于比較不同型號(hào)飛機(jī)的易損性提供了基準(zhǔn)，通過(guò)它可了解不同飛機(jī)易損性的相對(duì)大小。通常，對(duì)于給定威脅，用單次打擊下的易損面積來(lái)表示飛機(jī)的易損性。即飛機(jī)暴露面積上遭受的隨機(jī)打擊的殺傷概率。但是單次打擊的飛機(jī)易損面積并不是一個(gè)可靠的比較不同型號(hào)飛機(jī)易損性相對(duì)大小的標(biāo)準(zhǔn)。其原因在于它不能完全考慮多重易損部件對(duì)飛機(jī)易損性的影響。因?yàn)槎嘀匾讚p部件組由若干部件組成，單獨(dú)的任何一個(gè)該組的部件殺傷不會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)殺傷，只有當(dāng)該多重易損部件組殺傷時(shí)才會(huì)引起飛機(jī)殺傷。在國(guó)防科工委軍標(biāo)出版社出版的《飛機(jī)非核生存力通用指南》中提出了等效單一易損面積的概念來(lái)解決這一問(wèn)題，并用于不同型號(hào)飛機(jī)易損性的比較。航空學(xué)報(bào)上刊出的《計(jì)算飛機(jī)等效單一易損面積的新方法》中詳細(xì)給出了計(jì)算有余度飛機(jī)模型易損性的過(guò)程；專利《一種降低飛行器易損性的方法》中提出了在降低易損性的同時(shí)如何考慮重量。但是以上兩項(xiàng)并沒(méi)有給出明確的計(jì)算部件易損性重要度的方法。

在飛行器的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于重要的部件都會(huì)進(jìn)行遮擋或者余度設(shè)計(jì)，以保護(hù)關(guān)鍵部件，提高飛行器在作戰(zhàn)環(huán)境中的生存力。

生存力評(píng)估中的一項(xiàng)重要工作就是給出飛機(jī)部件的易損性重要度。它為有效提高飛機(jī)生存力提供指導(dǎo)原則，有針對(duì)性地將主要設(shè)計(jì)任務(wù)放在易損性高的部件上，從而達(dá)到飛機(jī)生存力的高效優(yōu)化設(shè)計(jì)。Birnbaum提出的重要度準(zhǔn)則沿用至今，用于各系統(tǒng)部件的可靠性計(jì)算，并進(jìn)一步運(yùn)用于安全，風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域。這里包括關(guān)鍵重要度,FV重要度,RAW重要度和RRW重要度。在本發(fā)明中，對(duì)以上可靠性領(lǐng)域中的幾個(gè)重要度準(zhǔn)則進(jìn)行修正，得到部件易損性重要度的算法。

發(fā)明內(nèi)容

為克服利用單次打擊易損面積對(duì)比易損性的局限性，本發(fā)明提出一種用于飛機(jī)部件易損性排序的方法，利用等效單一易損面積的概念，針對(duì)有余度有重疊的復(fù)雜飛機(jī)模型提出了對(duì)各部件以及全機(jī)易損性的定量計(jì)算、分析和排序方法。

本發(fā)明首先進(jìn)行飛機(jī)三維幾何模型的建立；通過(guò)設(shè)置攻擊屬性，部件屬性和殺傷樹(shù)產(chǎn)生射擊線；利用等效單一易損面積的概念進(jìn)行有余度有重疊模型的易損性計(jì)算，得到各部件以及全機(jī)的暴露面積和易損面積；利用修正后的重要度準(zhǔn)則進(jìn)行部件易損性的分析和排序。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括以下步驟:

步驟1.建立飛機(jī)三維模型，確定機(jī)體坐標(biāo)系、基準(zhǔn)點(diǎn)，從點(diǎn)到線到面建立模型；還原真實(shí)的部件重疊遮擋關(guān)系，結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)布局，以及氣動(dòng)外形；

步驟2.定義攻擊方向，為了模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，需模擬攻擊飛機(jī)的射擊線,根據(jù)建立的三維模型及所處的坐標(biāo)系，通過(guò)方位角、俯仰角定義攻擊方向,即射擊線的攻擊方向,同時(shí)，在飛機(jī)模型上生成網(wǎng)格，設(shè)置射擊線網(wǎng)格的尺寸參數(shù)包括網(wǎng)格長(zhǎng)w和網(wǎng)格寬h；

步驟3.設(shè)置部件屬性，對(duì)建立的飛機(jī)模型各部件進(jìn)行易損性參數(shù)定義，包括材料類型，損耗殺傷和任務(wù)放棄殺傷致命性標(biāo)識(shí)，殺傷模式，殺傷概率函數(shù)及方向概率函數(shù)的修正；

步驟4.設(shè)置威脅屬性，飛機(jī)屬性設(shè)置后，要對(duì)威脅物進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，威脅模型包括威脅物的形狀參數(shù)、材料參數(shù)、交匯參數(shù),形狀參數(shù)包括威脅物的形狀、特征長(zhǎng)、特征寬、特征厚,材料參數(shù)包括威脅物的材料強(qiáng)度、彈性模量、體積模量,交匯參數(shù)包括威脅物質(zhì)量、速度、飛機(jī)飛行高度,射擊方向按照步驟2定義的攻擊方向進(jìn)一步定義及選取,威脅物指非爆穿透物，包括射彈、彈丸非爆威脅；

步驟5.完成威脅屬性的設(shè)置并進(jìn)行射擊線的模擬處理，具體實(shí)施步驟如下:

(1)生成射擊線；將一長(zhǎng)為w，寬為h的平面網(wǎng)格，平鋪在飛機(jī)及部件四邊形有限元投影模型上，在平面網(wǎng)格的每個(gè)單元內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生1條射擊線，共產(chǎn)生N條射擊線，通過(guò)由射擊線1到射擊線N對(duì)飛機(jī)表面進(jìn)行掃描來(lái)獲得易損性計(jì)算所需的幾何描述數(shù)據(jù)；

(2)生成射擊線預(yù)處理數(shù)據(jù)；射擊線預(yù)處理數(shù)據(jù)包括射擊線穿過(guò)部件的名稱、射擊線穿過(guò)部件的順序、射擊線穿過(guò)每個(gè)部件的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)坐標(biāo)、射擊線穿過(guò)部件的個(gè)數(shù)；