NASA先进工程环境与未来运载系统多学科分析-CAE/模拟仿真技术论文-佳工机电网

NASA先进工程环境与未来运载系统多学科分析

作者：PERA Global

NASA 新一代运载技术（NGLT）计划集中体现了总署长期的空间运输的战略任务和技术开发工作重点。该计划的重点将致力于未来包括政府和商业在内的空间应用，致力于近期（10-15年）、中远期（25年和以后）时间内的运载系统的技术成熟和对系统进行设计规划，目标就是要为NASA未来运载系统开发制定架构和技术路线图。

先进工程环境（AEE，Advanced Engineering Environment）目前主要支持NGLT计划。致力于用大大低于航天飞机的费用支持开发具有更可靠、更安全运载能力的开发架构与技术。改进目前航天飞机的安全和费用指标已经被看成是世界范围内太空科技探索和商业开发的因素。此前，AEE被用于支持NASA第2代返回式航天飞机RLV计划上，该计划是NASA与空间工业部门的联合项目，由工业部门完成设计和开发职能，NASA负责整个结果评估。

项目挑战

作为协同和分布式框架，AEE是基于Web、数据与分析的工程环境，它的主要目标包括：

·为NASA内部提供跨所有中心的集成系统评估能力；
·覆盖更大范围学科领域的工程评价和设计能力；
·技术性能指标数据可追溯性的整体系统架构和技术开发路线。

解决方案

在AEE中进行第二代RLV的IATR过程可拆分为两大部分，如图所示：

·性能分析，包括几何、气动/气动热、运载工具尺寸、重量、结构、轨道、推进和TPS（热防护）分析；
·生命周期分析，包括费用、营运、安全和可靠性、以及经济性等。

AEE 团队采用整合商业软件与客户化软件相结合的方案来解决问题，AEE环境的核心组成如下图所示，包括：

·WindChill PDM：基于Oracle数据库的Windchill产品数据管理（PDM）软件，是系统的心脏。它的作用是进入环境的Web门户，所有进出环境的数据中介，所有需执行的评估案例过程流控制；
·MDOMan：用于 “封装” 所有学科分析，便于每次按照一致的过程和保证数据有效性的方式执行一个或一系列工具；
·客户化的XML运载工具语言：XML（extensible markup language）运载工具语言LVL作为工具间和工具与PDM间的数据“通用转换器”；
·客户化的数据表达与可视化技术：用于参数的展示和报告（管理总结和工具报告）的创建。

用户价值

IATR在6周内完成了129个案例的运行。原目标是在4周内运行120个案例。在129个完成的案例中，25个案例涉及了对5个不同合同架构的技术评估，而其余要么是技术评估，要么是权衡研究；

当前版本的AEE已经在2003年夏季用于支持NGLT SA，包含更多工具，包括几何、气动/气动热动力学、进入和中止轨道、着陆、返回、TPS尺寸、推进、经济学和灵敏度。

用户评价

第二代RLV项目办公室在最后评审会上总结认为，AEE的第一版全面超出了预望；

SA团队使用AEE完成 IATR应用最令人惊讶和值得称赞的是，这种环境的协同的和分布式本质促成了AEE和SE人员双方超越竞争和政治因素所达成的一致的努力；

基于Web的利用PDM主要门户安全进入AEE，让团队能够跨整个太空总署进行分布协同地行使职能。高级的过程管理能力，在提供巨大的创建新过程的灵活性的同时，确保执行了预想过程并保存了数据迭代历史，这已被证明是完成 IATR分析的自然而又根本的环境设置。在PDM中的用户工作清单和电邮通告为每个SA用户提供职责的内容。在PDM中的配置管理，通过数据的check-in 和checkout提供了严格的数据控制；

IATR所需的集成遗留学科工具是在PERA Simulation平台多学科优化环境中完成的。在此环境下，集成了IATR分析需要的基本工具包括重量/尺寸、轨道、成本、营运、和安全/可靠性等。在多数案例中，SA分析人员交互运行单个模型。PERA Simulation平台多学科优化环境提供了方便直观的界面，并可远程执行自动化工具。每个模型（和它的封装工具）与环境中的其它部分间的数据交互接口是通过LVL输入和输出组件的通道实现的。这些 I/O 组件按已知的结构读写XML LVL文件，便于另一个工具或PDM访问数据。 (end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2008-4-14，阅读337次)

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