《面向复杂工程系统的虚拟试验技术研究、系统开发与应用》

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该成果属于航空、航天科学技术领域。虚拟试验技术如今已被广泛应用于各行各业的研发、设计、试验与使用中,特别是在航天及武器装备的研发与评估、作战任务的规划与演习、电子信息系统的集成与电子对抗等现代军事领域中,占据着越来越重要的地位。

运载火箭型号的地面或飞行试验过程存在很多较为复杂的环节,比如级间分离过程、整流罩分离过程、助推分离过程与星箭分离过程等。围绕这些环节的设计验证手段是否有效都极大程度地影响着型号的成败或研制进度。面临航天领域新型运载型号、新研技术研究时,现有的主要依靠地面试验和单专业仿真分析的设计验证手段已存在一定的不足。尤其在型号产品精细化设计、航天领域关键技术攻关研制等场合时,上述设计验证手段提升的需求显得尤为迫切。

因此,急需针对地面或飞行试验过程的复杂环节,强化用于精细化分析的虚拟试验验证能力建设。该成果围绕航天领域的虚拟试验验证环节,开展了关键技术研究与系统建设工作,主要的技术创新点:

1)创造性地提出和研制了支撑火箭总体设计的多专业耦合虚拟试验系统,实现了火箭型号多专业耦合虚拟试验工作的流程标准化与自动化,建立了以虚拟试验为中心的综合验证环境,推进型号研制逐步转变为以虚拟试验为主、虚实结合的先进试验验证模式。

2)提出一种基于异构仿真模型的虚拟试验封装、集成及配置方法,突破了流体、结构、动力学与控制等不同专业间的耦合虚拟试验技术难点,解决了不同运载型号地面或飞行试验复杂环节的精细化试验预示与分析的关键难题,显著提升了运载型号在难点分析与技术攻关能力。

3)提出了面向多学科耦合计算的虚拟试验分布式运行方法,解决了基于时间与事件驱动、串行与并行计算、同步与异步仿真的综合仿真推进难题,实现不同专业计算节点的数据交互与协同控制,保证协调一致地完成既定的虚拟试验任务,适用于以运载火箭为代表的复杂工程系统的各类应用。

该成果共发表论文20余篇,形成技术秘密10余项,技术水平已达到国际同类水平。该成果所涉及的技术或系统已经成功应用于新一代运载火箭的研制过程,为型号首飞成功提供了数据分析支撑。上述技术和系统具有较好的通用性,可以应用推广到航空、兵器、核等国防领域以及汽车、风电、电子、电力等民用产业。

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