采用LMS Imagine.Lab AMESim优化A380的前轮转向及制动系统

为了减轻A380 superjumbo的重量，Messier-Bugatti采用LMS Imagine.Lab AMESim及其地面载荷解决方案设计一个创新的分散式液压泵源系统（Decentralized hydraulic generation system），通过轻质的微型泵为应急制动及起落架转向系统提供动力。

尺寸确实是个问题，特别是当你在开发全球最大的喷气式客机的时候。总长73米，翼展将近80米的空客A380提供了525座的载客量及持续飞行15,200公里的能力（9,400多英里）——足以从纽约直飞香港。为了最大化其燃油经济性及有效负载量，就必须在开发这个庞然大物的时候对其进行减重设计。复合材料及其他轻质材料占其结构的25％，而工程师对每个部分都反复琢磨以进一步精简结构。

特别需要关注的部分是贯穿机身的液压管网，从大型的集中式泵到诸如制动、起落架及前轮转向等的相关设备，都占有一定的重量。通常，大型商用客机配备三套液压系统，两套主系统，第三套备用以保证安全，而这些都大大增大了飞机负载。

为了减轻这部分的重量，A380采用分散式液压泵源系统替代其备用系统。从电控单元发出的信号激活多个电动微型泵，每个微型泵都装配在各分系统附近对其进行控制。微型泵能够为短程小口径轻质管网下游的制动及转向系统提供5,000 psi（350 bar）的油压，因此应急情况下能派上用场。

一个棘手的订单

作为商用客机的首例，这套当地电液能源系统（Local Electrical Hydraulic Generation System, LEHGS）由Messier-Bugatti公司开发设计。Messier-Bugatti是SAFRAN集团的子公司，全球领先的飞行器起落架及转向系统供应商，与空客合作30余年，客户包括250个航运公司，20个空军客户及多数全球飞行器制造商。

在优化系统性能的过程中，技术人员所面临的最大挑战就是如何集成和设计机电液系统中存在的数量众多且功能各异的零部件和子系统。此外，他们还需要考虑一些风险因素，例如电子部件过热的问题。

由于存在各种各样的困难以及产品交付期和预算上的限制，过于耗时且成本昂贵的系统物理样机测试无法满足项目要求。相反，这套前所未有的新系统的设计及性能优化在设计的早期阶段就必须完成——在所有硬件搭建起来之前，同时飞行器其他系统的设计也将同步进行。在航空工业中，愿意接受这个订单的一流供应商并不多。

解决方案：高级的预测分析软件

Messier-Bugatti采用基于LMS Imagine.Lab AMESim仿真平台的地面载荷解决方案来应对这些挑战。该公司曾经在之前的项目中使用这套软件预测分析复杂的多领域智能系统的行为特征。工程师先从预先定义的应用库中选择单个模块及子系统，并将他们拼装在一起。这些应用库包括：液阻库、液压元件设计库、机械电子库、电机驱动库、热阻库、热液库、热库、液压库及电气库。

与需要编程人员编写软件的传统的系统建模方式不同，LMS Imagine.Lab AMESim采用图形建模的方式来搭建整个系统模型，工程师只需要按照提示输入必要的参数。通过这种方式，软件就能在没有3D几何数据的条件下通过互相连接的模块和子系统来构建多领域的系统模型。所以工程师能够在详细的CAD设计出来之前仿真预测智能系统的行为特征。

在整个过程中，Messier-Bugatti的系统工程师都能方便而高效的使用LMS Imagine.Lab地面载荷解决方案，这要归功于其灵活的许可管理，使工程师们能够在降低系统仿真成本的同时最优化特定模块的使用。

仿真复杂的系统行为

LMS Imagine.Lab地面载荷解决方案所具有的建模及分析能力使Messier-Bugatti能够通过性能分析、稳定性及鲁棒性分析来研究液压系统行为特征。工程师还利用模型研究液压回路的热特性并评估换热器的需求。研究结果用于确定整个液力生成系统的尺寸、输出及其他产品的规格，包括油箱、泵及蓄压器。

利用LMS Imagine.Lab地面载荷解决方案，工程师还能够对各种工况和各种参数设置进行深入研究。例如在开发转向系统的时候，可以对多种部件和系统（作动器、马达、阀门、电控单元等）组合的方案进行比较，从而显著改进转向系统的性能。

利用软件的预测分析能力，Messier-Bugatti对A380的电液系统行为特征进行了仿真，验证系统的工作性能，并在开发的早期阶段精确的进行部件选型。这极大的降低了对大量物理样机测试的依赖性。该项目高级设计工程师Michael Benmoussa评论道：“利用LMS Imagine.Lab AMESim，Messier-Bugatti能够在没有大量台架试验的条件下对复杂的多领域系统进行调试。”

减少假设

Michael Benmoussa还评价道：“仿真使我们能够通过对各种技术方案的验证来预测并减少新技术开发过程中内在的风险，而台架试验的结果也验证了在项目早期得到的仿真结果具有很高的精度。”

因此，地面载荷解决方案能够极大的减少假设，并使工程师将更多的精力用于产品研发和创新之中。“Messier-Bugatti能够预测各种工况下系统及设备的性能，包括最新的一些技术”Benmoussa说，“A380所使用的前轮转向系统控制环路正是由LMS Imagine.Lab AMESim调试得到的，而物理测试则恰好验证了系统的优异性能。”