[发明专利]民用飞机舱内压力控制系统建模方法

说明书

本发明提供了一种民用飞机舱内压力控制系统建模方法，分别建立基于全景视角的系统需求概要信息模型、基于能力视角的系统需求分析模型、基于操作视角的系统功能分析模型和基于系统视角SV的系统架构模型，将Harmony‑SE方法与DoDAF体系架构结合起来，在系统需求分析—系统功能分析—系统架构设计的层次基础上使用全景、能力、操作、系统四种视角刻画舱压控制系统模型，通过各个阶段定义具体的子视图与模型补充提供舱压控制系统模型的设计思路与概念描述方法，同时在一定程度上表现了系统不同视图之间的关联关系，改善和完整了设计人员的设计思路与研制逻辑。

技术领域

本发明涉及飞机设计领域，尤其是一种民用飞机的建模方法。

背景技术

民机舱内压力控制系统的基本任务是保证在给定的飞行高度范围内，座舱的压力及其变化速率满足乘员较舒适生存的需求，同时保证飞机结构的安全。舱压控制系统设计涉及多学科领域、与众多系统交互，而且功能实现越来越复杂。

传统的民机舱压控制系统设计是基于文本的系统工程，设计过程中的需求与交互信息通过自然语言记录在文本文档上，并通过一系列系统术语及参数将文档串联起来，在各个设计单位之间流动。但是这种方法具有很大缺陷：民机舱压控制系统很难被自然语言详细描述出来，文字描述不够直观、而且文档之间不易追溯，各方沟通时需要依赖不断更新的术语、词汇表，不能对民机舱压控制系统进行形象化表达和一致性理解。

基于模型的系统工程方法(Model-based System Engineering，MBSE)的概念由国际工程协会在2007年的会议上提出，是指通过形式化的建模语言描述系统的结构、行为、参数，以模型驱动的形式结合现代设计方法进行系统综合设计，其贯穿整个设计周期。民机舱压控制系统的MBSE建模方法就是将民机舱压系统的目的、边界、交互、活动执行、接口等系统信息与结构用各种模型进行详细描述，可以更直观、准确的反映舱压控制系统需求与功能，降低描述的二义性，同时充分发挥计算机技术的优势，在设计阶段就可以进行仿真验证，提高设计效率，降低了出现重大设计失误的可能性。

DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)是由美国国防部的制定的系统体系结构框架，提供了针对复杂系统与体系的架构开发的指引。DoDAF2.02版本中定义了全景视图(All Viewpoint，记为AV)、能力视图(Capability Viewpoint，记为CV)、操作视图(Operational Viewpoint，记为OV)、系统视图(Systems Viewpoint,记为SV)等八种视图及其子视图，以便于从不同层面考量系统与体系架构组成。

我国民用大型客机项目早已正式立项，研制具有自主知识产权的民用大型客机需要大量相关技术的支持，基于模型的系统工程方法(MBSE)正是其中的关键技术之一。目前国外提出了Harmony-SE、INCOSE OOSEM等六种MBSE方法，并已应用到汽车设计、飞机总体设计、航天器快速概念设计等应用领域。

发明内容

为了克服现有技术在民用飞机舱内压力控制系统建模中的不足，本发明提出一种民用飞机舱内压力控制系统建模方法，是基于DoDAF的改进Harmony-SE方法，使用SysML建模语言对民用飞机舱内压力控制系统进行建模。本发明从舱压控制系统的需求出发，通过定义舱压控制系统的能力、执行活动和组成部件三个层面的架构模型，完成舱压控制系统的模型描述。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包含以下步骤：

步骤1：建立基于全景视角(AV)的系统需求概要信息模型

对民机舱压控制系统的构想、目的、范围、预计成果进行合并汇总，建立系统需求概要信息包模型Package，系统需求概要信息包模型中每个包视为民机舱压控制系统的一个层面的信息集合，在各个包中创建SysML语言定义的需求图，在需求图中撰写系统整体层面下的构想与期望，作为系统研制初期的方向指引与修改预案；