CN113886950A - 一种机载设备质量特性仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于数据处理技术领域，特别涉及一种机载设备质量特性仿真方法。该方法包括步骤S1、获取飞机外形与舱室边界数模；步骤S2、基于机载设备数据建立机载设备信息模型；步骤S3、构建机载设备等效质量元，包括通过双视角解算无依附机载设备等效质量元及通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元；步骤S4、基于路径特征点解算管线质量特性数据，建立管线等效质量元；步骤S5、分组遍历各质量元模型，计算其总质量特性参数。本申请能够快速、准确地对仅有模糊空间特征的机载设备及其管线质量特性进行仿真，对仿真计算结果进行了可视化展示，并将计算结果保存输出供设计人员使用。

Description

一种机载设备质量特性仿真方法
技术领域
本申请属于数据处理技术领域，特别涉及一种机载设备质量特性仿真方法。
背景技术
目前国内在型号研制初期估算机载设备质量特性时，主要通过人工手动测量机载设备模糊空间特征描述的坐标，确定机载设备安装位置，并通过乘以经验系数的方法确定机载设备与管线总重，通过Excel模板计算机载设备质量特性数据，计算周期长，精度相对较低。鉴于现在型号研制周期短、要求高，当前技术难以满足型号研制需要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种机载设备质量特性仿真方法，主要包括：
步骤S1、获取飞机外形与舱室边界数模；
步骤S2、基于机载设备数据建立机载设备信息模型；
步骤S3、构建机载设备等效质量元，包括通过双视角解算无依附机载设备等效质量元及通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元；
步骤S4、基于路径特征点解算管线质量特性数据，建立管线等效质量元；
步骤S5、分组遍历各质量元模型，计算其总质量特性参数。
优选的是，步骤S2中，机载设备信息模型采用结构化的数据表达方式记载，所述机载设备信息模型包含机载设备连接关系，重量、重心、转动惯量、惯性积的设备质量特性数据，以及管线路径、线密度的管线质量特性数据。
优选的是，步骤S3中，通过双视角解算无依附机载设备等效质量元包括：
步骤S301、在第一视角的屏幕平面上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S302、绘制垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第一视线辅助直线；
步骤S303、在第二视角的屏幕平面上，在所述第一视线辅助直线上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S304、获取垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第二视线辅助直线；
步骤S305、判断所述第一视线辅助直线与所述第二视线辅助直线是否相交，若是则将两直线交点作为机载设备安装位置，若否则将两直线公垂线段的中点作为机载设备安装位置；
步骤S306、结合所述机载设备信息模型建立无依附机载设备等效质量元。
优选的是，步骤S3中，通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元包括：
步骤S311、分解飞机外形及舱室数模获取面拓扑元素链表；
步骤S312、在屏幕点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S313、获取点击点沿屏幕垂直方向在各几何元素上的投影点；
步骤S314、对比各几何元素投影点坐标获取最顶层的投影点；
步骤S315、根据模糊空间特征描述确定该机载设备是否直接依附在几何元素表面，若否则输入投影点相对几何元素的偏移距离并偏移投影点，以使该机载设备直接依附在几何元素表面，若是则以投影点作为机载设备安装位置；
步骤S316、结合所述机载设备信息模型建立有依附机载设备等效质量元。
优选的是，步骤S4进一步包括：
步骤S401、获取管线连接两端机载设备安装位置；
步骤S402、以双视角或解析数模投影的方法插入管线特征点；
步骤S403、根据管线特性选择连线方式；
步骤S404、以所述连线方式依次连接各特征点仿真管线路径；
步骤S405、结合所述机载设备信息模型建立管线等效质量元。
优选的是，所述连线方式包括曲线或折线。
优选的是，步骤S4中，所述路径特征点包括管路过孔或者挂载点。
优选的是，步骤S5进一步包括将计算结果在CATIA数模中可视化体现后以Excel格式输出计算结果。
优选的是，步骤S5之后还包括根据预期结果调整机载设备分布情况，所述预期结果包括飞机重心预期，所述调整机载设备分布情况包括返回步骤S3，重新构建机载设备质量元。
本申请提供了一种基于模糊空间特征的机载设备质量特性仿真方法，实现了基于模糊空间特征的机载设备质量特性仿真技术从无到有的突破，大大提高了工作效率和计算精度。
附图说明
图1是本申请机载设备质量特性仿真方法的流程图。
图2a是机载设备信息模型示意图。
图2b是机载设备信息模型结构化表达示意图。
图3是本申请双视角解算无依附机载设备等效质量元流程图。
图4为本申请双视角解算无依附机载设备等效质量元原理图。
图5为本申请解析数模获取有依附机载设备等效质量元流程图。
图6为本申请解析数模获取有依附机载设备等效质量元原理图。
图7为本申请基于路径特征点解算管线质量特性数据流程图。
图8a为某型号部分机载设备及其管线以折线方式仿真实例示意图。
图8b为某型号部分机载设备及其管线以样条曲线方式仿真实例示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种机载设备质量特性仿真方法，如图1所示，主要包括：
步骤S1、获取飞机外形与舱室边界数模；
步骤S2、基于机载设备数据建立机载设备信息模型；
步骤S3、构建机载设备等效质量元，包括通过双视角解算无依附机载设备等效质量元及通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元；
步骤S4、基于路径特征点解算管线质量特性数据，建立管线等效质量元；
步骤S5、分组遍历各质量元模型，计算其总质量特性参数。
步骤S3中，对于不依附于飞机外形或舱室内壁的机载设备，利用其模糊空间特征通过两次变换视角确定其安装位置，并结合信息模型建立该机载设备等效质量元；对于依附于飞机外形或者舱室内壁的机载设备，解析数模获取依附的几何元素并依据模糊空间特征描述的其与该几何元素的相对位置关系确定其安装位置，再结合信息模型建立该机载设备等效质量元。
在一些可选实施方式中，步骤S2中，机载设备信息模型采用结构化的数据表达方式记载，所述机载设备信息模型包含机载设备连接关系，重量、重心、转动惯量、惯性积的设备质量特性数据，以及管线路径、线密度的管线质量特性数据。
图2a及图2b给出了机载设备信息模型的结构化的数据表达方式。
在一些可选实施方式中，步骤S3中，通过双视角解算无依附机载设备等效质量元如图3所示，主要包括：
步骤S301、在第一视角的屏幕平面上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S302、绘制垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第一视线辅助直线；
步骤S303、在第二视角的屏幕平面上，在所述第一视线辅助直线上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S304、获取垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第二视线辅助直线；
步骤S305、判断所述第一视线辅助直线与所述第二视线辅助直线是否相交，若是则将两直线交点作为机载设备安装位置，若否则将两直线公垂线段的中点作为机载设备安装位置；
步骤S306、结合所述机载设备信息模型建立无依附机载设备等效质量元。
图4给出了通过双视角解算无依附机载设备等效质量元的一个具体算例，图4中，平面W1是第一次视角屏幕平面，平面W2是第二次视角屏幕平面，点P1是交互点在W1上的投影点，点P2是交互点在W2上的投影点，向量V1是第一次视角视线向量，向量V2是第二次视角视线向量，点P3是获取的实体重心，在步骤S305中，判断所述第一视线辅助直线与所述第二视线辅助直线是否相交，P3是不相交的情况，将这两直线公垂线段的中点P3作为机载设备安装位置，该实体重心叠加图2中的数据模型即可构建无依附机载设备等效质量元。
在一些可选实施方式中，步骤S3中，通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元如图5所示，主要包括：
步骤S311、分解飞机外形及舱室数模获取面拓扑元素链表；
步骤S312、在屏幕点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S313、获取点击点沿屏幕垂直方向在各几何元素上的投影点；
步骤S314、对比各几何元素投影点坐标获取最顶层的投影点；
步骤S315、根据模糊空间特征描述确定该机载设备是否直接依附在几何元素表面，若否则输入投影点相对几何元素的偏移距离并偏移投影点，以使该机载设备直接依附在几何元素表面，若是则以投影点作为机载设备安装位置；
步骤S316、结合所述机载设备信息模型建立有依附机载设备等效质量元。
图6给出了通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元一个具体算例，图6中，平面W1为当前视角屏幕平面，点P1是交互点在W1上的投影点，向量V1是第一次视角视线向量，曲面S1、S2、S3是视线向量穿过的曲面，点P2是在S1曲面上的投影点，点P3是在S2曲面上的投影点，点P4是在S3曲面上的投影点。
在一些可选实施方式中，步骤S4中，基于路径特征点解算管线质量特性数据，建立管线等效质量元如图7所示，主要包括：
步骤S401、获取管线连接两端机载设备安装位置；
步骤S402、以双视角或解析数模投影的方法插入管线特征点；
步骤S403、根据管线特性选择连线方式；
步骤S404、以所述连线方式依次连接各特征点仿真管线路径；
步骤S405、结合所述机载设备信息模型建立管线等效质量元。
在一些可选实施方式中，所述连线方式包括曲线或折线。
图8a及图8b分别给出了采用折线及曲线的方法创建出的管线质量元模型。
在一些可选实施方式中，步骤S4中，所述路径特征点包括管路过孔或者挂载点。
在一些可选实施方式中，步骤S5进一步包括将计算结果在CATIA数模中可视化体现后以Excel格式输出计算结果。
在一些可选实施方式中，步骤S5之后还包括根据预期结果调整机载设备分布情况，所述预期结果包括飞机重心预期，所述调整机载设备分布情况包括返回步骤S3，重新构建机载设备质量元。
通过以上步骤，本申请能够快速、准确地对仅有模糊空间特征的机载设备及其管线质量特性进行仿真，对仿真计算结果进行了可视化展示，并将计算结果保存输出供设计人员使用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获取飞机外形与舱室边界数模；
步骤S2、基于机载设备数据建立机载设备信息模型；
步骤S3、构建机载设备等效质量元，包括通过双视角解算无依附机载设备等效质量元及通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元；
步骤S4、基于路径特征点解算管线质量特性数据，建立管线等效质量元；
步骤S5、分组遍历各质量元模型，计算其总质量特性参数。
2.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S2中，机载设备信息模型采用结构化的数据表达方式记载，所述机载设备信息模型包含机载设备连接关系，重量、重心、转动惯量、惯性积的设备质量特性数据，以及管线路径、线密度的管线质量特性数据。
3.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S3中，通过双视角解算无依附机载设备等效质量元包括：
步骤S301、在第一视角的屏幕平面上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S302、绘制垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第一视线辅助直线；
步骤S303、在第二视角的屏幕平面上，在所述第一视线辅助直线上点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S304、获取垂直于屏幕并经过屏幕点击点的第二视线辅助直线；
步骤S305、判断所述第一视线辅助直线与所述第二视线辅助直线是否相交，若是则将两直线交点作为机载设备安装位置，若否则将两直线公垂线段的中点作为机载设备安装位置；
步骤S306、结合所述机载设备信息模型建立无依附机载设备等效质量元。
4.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S3中，通过解析所述边界数模获取有依附机载设备等效质量元包括：
步骤S311、分解飞机外形及舱室数模获取面拓扑元素链表；
步骤S312、在屏幕点击模糊空间特征描述的机载设备安装位置；
步骤S313、获取点击点沿屏幕垂直方向在各几何元素上的投影点；
步骤S314、对比各几何元素投影点坐标获取最顶层的投影点；
步骤S315、根据模糊空间特征描述确定该机载设备是否直接依附在几何元素表面，若否则输入投影点相对几何元素的偏移距离并偏移投影点，以使该机载设备直接依附在几何元素表面，若是则以投影点作为机载设备安装位置；
步骤S316、结合所述机载设备信息模型建立有依附机载设备等效质量元。
5.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S4进一步包括：
步骤S401、获取管线连接两端机载设备安装位置；
步骤S402、以双视角或解析数模投影的方法插入管线特征点；
步骤S403、根据管线特性选择连线方式；
步骤S404、以所述连线方式依次连接各特征点仿真管线路径；
步骤S405、结合所述机载设备信息模型建立管线等效质量元。
6.如权利要求5所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，所述连线方式包括曲线或折线。
7.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S4中，所述路径特征点包括管路过孔或者挂载点。
8.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S5进一步包括将计算结果在CATIA数模中可视化体现后以Excel格式输出计算结果。
9.如权利要求1所述的机载设备质量特性仿真方法，其特征在于，步骤S5之后还包括根据预期结果调整机载设备分布情况，所述预期结果包括飞机重心预期，所述调整机载设备分布情况包括返回步骤S3，重新构建机载设备质量元。
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