基于系统工程方法的无人机族系统总体设计

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目前的无人机设计方法主要针对单一型号,而无人机族需同时设计多个型号,满足多任务要求,并可以缩短无人机的研制周期,降低全生命周期成本,因此需要发展无人机族总体设计的理论和方法。
  系统工程方法是适用于复杂系统的正向设计方法,其研究和应用可以提高无人机总体设计水平。目前系统工程在无人机设计领域的应用处于探索阶段。本文针对军用无人机族系统,研究了系统工程方法和基于模型的系统工程方法,综合应用系统建模语言、工程计算方法和物理仿真,得到了3个型号无人机的总体设计方案,目的是建立基于系统工程方法的无人机族总体设计流程。本文主要完成了以下工作:
  1)分析系统工程和无人机总体设计文献,总结了系统工程方法、基于模型的系统工程方法、系统建模语言SysML和机体部段总体设计方法。
  2)将基于模型的系统工程方法的流程应用于无人机族总体设计,使用SysML建立系统的功能架构和物理架构。首先定义系统用例,其次建立黑盒视图,然后将无人机族进行分解,建立系统的逻辑架构。最后将黑盒活动图中的活动分配至无人侦察机、无人攻击机和无人干扰机,完成白盒视图。
  3)对3个型号的无人机进行了总体设计。首先总结各无人机系统用例,其次,建立无人机的黑盒视图,然后确定逻辑架构。对机体部段的不同布局方案进行量化比较,得到机体部段的总体参数。最后对任务载荷架构进行分解。
  通过本文的研究工作,初步建立了基于系统工程方法的无人机族总体设计流程,为进一步开展相关研究提供了参考。
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