从需求分析到 MOC8 试验执行的一条完整路径。
克兰鹰基于自主 V 系列 eVTOL 工程仿真验证平台,为主机厂提供面向 MOC8 适航符合性验证的工程模拟器完整解决方案 —— 覆盖需求分析、系统设计、硬件制造、软件定制到 MOC8 试验执行的全流程。
主机厂面临的核心挑战
实飞风险高
eVTOL 倾转过渡段飞行危险度远高于常规飞机,单旋翼失效、电池热失控等科目无法直接实飞验证。
取证成本与周期
单次 eVTOL 实飞成本 50–100 万元。MOC8 模拟试验可替代 30%+ 实飞科目,缩短取证周期 6–12 个月。
模拟器鉴定标准缺失
目前尚无民航规章对 eVTOL 工程模拟器鉴定提供专门指导,主机厂难以确定逼真度要求。
核心价值
方案核心优势
自主可控仿真平台
ROSIE / ROSIM 全自研软件栈,无海外依赖。支持 C/C++、Matlab/Simulink 模型无缝接入,主机厂飞控模型可直接迁移。
全生命周期覆盖
从 V3000 桌面级到 V9000 全任务模拟机的完整产品矩阵。MOC8 验证仅需 V5000 半实物工程模拟器即可起步,随取证阶段逐步升级逼真度。
CRE2599 标准保障
克兰鹰自研数据传输协议标准,确保主机厂各分系统(飞控、航电、动力)与模拟器的高效对接与互操作。
V&V 流程完备
以 ARP4754A 为框架,提供自动化 V&V 工具集,确保仿真模型逼真度满足适航审查要求。
覆盖飞行性能、操纵品质与系统安全的 MOC8 验证条款。
eVTOL 型号合格审定中,MOC8 需验证的适航条款覆盖飞行性能、操纵品质、系统安全、人机界面等多个维度。根据 EASA SC-VTOL、MOC SC-VTOL(Issue 1-5)及国内《动力提升航空器适航标准(征求意见稿)》,主机厂需面对以下核心验证条款。
| 条款编号 | 条款名称 | MOC8 验证需求 | eVTOL 特有 |
|---|---|---|---|
| CPL.2135 | 操纵性 | 验证所有配载、飞行阶段、形态变化及系统失效下的可操纵性。 | 过渡段操纵 |
| CPL.2140 | 操纵力和配平 | 验证横向 / 航向 / 纵向配平,操纵力不导致疲劳。 | 倾转配平 |
| CPL.2150 | 最小安全速度 | 低速警告清晰性,动力突变后无失控趋势。 | 过渡段速度 |
| CPL.2510 | 系统、设备和安装 | 单点失效不导致灾难性后果。 | DEP 冗余 |
| CPL.2600 | 飞行机组界面 | 驾驶舱布局使驾驶员无需过度专注即可履职。 | 新操纵逻辑 |
| CPL.3328 | 电动发动机控制 | 防止误操作设计及模式转换信息清晰性。 | 电推进特性 |
| SC-VTOL.2510 | 操纵性与稳定性 | 评估动态响应、稳定性和操纵品质。 | 过渡段响应 |
| SC-VTOL.2530 | 故障条件 | 单旋翼失效、电池热失控等故障的可控性评估。 | 分布式故障 |
FHA 故障验证需求
MOC8 验证以功能危险性分析(FHA)为驱动。工程模拟器需模拟 FHA 识别的全部 II / III / IV 级故障,由飞行员在环评估故障影响。对于全倾转旋翼 eVTOL,故障模式与常规飞机显著不同。
图 2-1 FHA 故障分级与 eVTOL 特有故障模式
主机厂对工程模拟器的逼真度要求
应根据不同验证项目采用相应逼真度的工程模拟器。对于 eVTOL MOC8 验证,逼真度要求可按验证科目分层。
桌面级 —— 飞控算法初步验证、操纵品质预评估
单屏桌面仿真,键盘 / 鼠标操纵,Matlab / Simulink 模型接入。
半实物级 —— FHA II / III / IV 级故障飞行员在环试验
1:1 座舱 + 操纵负荷 + 视景 + 运动 + 故障注入 + 人因采集。
全任务级 —— MOC8 符合性验证
全任务模拟机,实飞数据完整校核后提交。
70% 通用设计,30% 专用设计。
以 V 系列 eVTOL 工程仿真验证平台为基础架构,30% 专用设计部分根据主机厂机型参数(气动数据、飞控逻辑、座舱布局、航电接口等)定制适配。
图 3-1 工程模拟器系统架构总图
系统核心 —— ROSIE 系统架构与工程平台
ROSIE 是克兰鹰自主研发的可扩展仿真系统架构与工程平台,是工程模拟器软件环境的运行支柱。主机厂的飞控模型、气动模型、动力系统模型可通过 C/C++ 或 Matlab/Simulink 接口无缝接入,无需重新编码。
| 模块名称 | 功能定位 | 技术特性 |
|---|---|---|
| 仿真内核 SK | 实时周期性调度 | 100 Hz 主控周期;XML 灵活配置;多仿真节点并行调度。 |
| 数据总线 | 虚拟 I/O 通信 | 促进所有模拟机系统间的标准通信;真实硬件与仿真模型无缝切换。 |
| OSAL | 操作系统抽象层 | C++ 面向对象;跨 Windows / Linux;降低仿真软件对操作系统的依赖。 |
| ROSIM | 通用仿真软件 | 环境仿真(ISA / 非标大气 / 阵风 / 颠簸);飞行动力学建模;推进系统仿真;AFCS;支持 C/C++ 与 Matlab 模型接入。 |
| NGA | 下一代航电系统 | 航电系统仿真,同时具备装机能力(随机适航),支持真机航电适配与验证。 |
| EOS | 工程控制台 | 面向工程模拟器的控制与监控平台;与 IOS 技术共通,提供故障注入、状态设置、数据监控等功能。 |
| ROTMS | 测试管理与工具 | 自动化 V&V 测试框架;数据比对;统计分析;RMSE / 相关系数计算。 |
四步完成 30% 机型定制适配。
工程模拟器采用模块化架构,可适配全倾转旋翼、增程式动力 eVTOL 及多种构型。主机厂提供机型数据后,克兰鹰按以下流程完成 30% 定制适配。
数据接收
气动数据 / 飞控算法 / 座舱布局 / 航电接口 / 重量重心 / 发动机参数。
软硬件适配
NGA 航电仿真、飞控 / 动力学建模、推进系统与增程器建模、座舱测绘定制。
集成调试
模型联调联试、操纵负荷参数匹配、航电接口对接验证、飞行品质初步评估。
V&V 鉴定
模型逼真度鉴定、风洞 / 实飞数据校核、RMSE 与相关系数评估、适航部门参与审查。
增程式动力仿真适配
增程器发电逻辑仿真
涡轮发电机组启动 / 停机时序、功率响应、燃油消耗建模。
电池管理策略仿真
SOC 管理、充放电策略,以及纯电模式与增程模式的切换逻辑。
推力重分配仿真
增程器故障时从增程模式降级至纯电模式的推力重分配与电池应急供电逻辑。
热管理仿真
电池热模型、增程器散热系统、热失控预警与应急处置仿真。
MOC8 验证试验流程
FHA 驱动、飞行员在环。EOS 工程控制台注入故障,人因系统采集飞行员响应,数据记录并校核。
图 5-1 MOC8 验证试验流程(FHA 驱动 · 飞行员在环)
模拟器验证能力
| 模拟器能力 | 支撑的 MOC8 验证科目 |
|---|---|
| 故障模拟与注入 | FHA II / III / IV 级全部故障模拟:单电机失效、旋翼倾转卡阻、电池热失控、增程器失效、飞控降级等。 |
| 飞行员在环试验 | 故障发生后飞行员纠正操作评估;操纵品质定性评价(正常 / 较难 / 极难 / 无法控制)。 |
| 人因数据采集 | CPL.2600 飞行机组界面验证;CPL.2140 操纵力验证;飞行员工作负担评估。 |
| 推力重分配仿真 | SC-VTOL.2530 故障条件下可控性验证;分布式电推进系统冗余验证。 |
| 过渡飞行段仿真 | CPL.2135 / 2150 过渡段操纵性与最小安全速度验证。 |
| 增程式动力仿真 | SC-VTOL.2520 动力装置验证;增程器失效降级模式验证。 |
| V&V 模型逼真度保障 | 确保 MOC8 试验有效性 —— 模型与真实飞机一致。 |
强实时、高精度、可追溯。
可靠性与可用性指标
| 系统可用率 | ≥95%(年运行 ≥8,200 小时) |
| 平均故障间隔时间 | ≥1,000 小时 |
| UPS 断电保护 | ≥20 分钟持续供电 |
| 试验数据完整性 | 断电不丢数据,自动续采 |
| 软硬件版本一致性 | 配置管理全程追溯 |
CRE2599 数据协议标准
CRE2599 是克兰鹰结合行业规范自主研发的 eVTOL 数据传输协议标准,在数据编码方式、传输速率、校验机制等方面制定统一规范。该标准确保主机厂各分系统(飞控、航电、动力)与模拟器的高效对接、不同厂商系统间的互操作,以及传输过程中的准确性验证与纠错。
交付方案
| 阶段 | 周期 | 主要工作 | 交付物 |
|---|---|---|---|
| 阶段一 · 需求分析与设计 | M1-M3 | 主机厂机型参数对接;FHA 分析;系统设计方案编制。 | 需求规格说明、系统设计方案、FHA 报告 |
| 阶段二 · 硬件制造与集成 | M4-M9 | 座舱结构测绘定制;视景 / 运动 / 电气系统安装;操纵负荷调试。 | 硬件验收报告 |
| 阶段三 · 软件定制与调试 | M7-M14 | 飞控 / 气动 / 推进模型适配接入;故障模型库定制;人因系统集成。 | 软件测试报告、V&V 阶段性报告 |
| 阶段四 · 集成验证与交付 | M13-M18 | 全系统联调联试;MOC8 验证科目执行;适航审查配合。 | MOC8 验证报告、适航提交文件 |
7×24 技术响应
运行故障 4 小时内远程响应,72 小时内到达现场。
模型持续迭代
随主机厂实飞数据积累,持续校核和更新仿真模型参数。
适航审查配合
全程配合适航部门审查:试验大纲编制、审查见证、验证报告提交。
年度维护保养
年度例行保养 + 故障维修 + 软件版本升级 + 备件库存保障。
把你的取证排期,映射到设备等级。
提供机型构型、研发阶段与取证计划,我们给出建议的设备等级与 MOC8 验证路线。