● 摘要
虚拟样机是一种产品的数字化模型，能在一定程度上实现对产品物理样机的描述，用于对该产品全生命周期中的需求定义、概念构思和设计、制造、测试和评估、以及运行（包括产品的使用、训练、维护和报废）等活动。巡航导弹动力学虚拟样机工程以飞行器动力学特性最优为目标，以飞行器动力学/运动学模型为核心、其它模型为补充，利用多领域建模工具和仿真技术，在协同仿真环境的支持下构建满足用户需求的虚拟样机原型系统。本文以巡航导弹动力学虚拟样机为研究对象，对动力学虚拟样机协同环境中的一些关键技术进行了深入研究，得到了以下研究成果：(1)文章对美军SBA(Simulation Based Acquisition:基于仿真的采办)概念的提出及其路线图进行了全面的分析。结合我国仿真技术发展现状，提出我国发展SBA的几点建议，并搭建适合我军的SBA体系结构。(2)虚拟样机是SBA的核心，是数字化设计/制造技术与仿真技术发展相结合的必然产物，本文提出我军SBA体系下虚拟样机的体系结构。(3)虚拟样机分动力学虚拟样机和工程虚拟样机。飞行器作为复杂的动力学系统是动力学虚拟样机研究的范围，在飞行器从需求分析、立项论证、总体设计、虚拟试验试飞直到生产制造之前的过程都能适用。本文明确了动力学虚拟样机的内涵及应用背景，提出基于多学科优化和含半实物仿真的协同建模与仿真环境体系结构，对于解决复杂巡航导弹设计中多学科耦合问题，实现全局最优具有重要意义。(4)研究了基于组件（对象）的建模技术，在对巡航导弹模块进行合理划分的基础上研究了巡航导弹各分系统组件的构建方法，为动力学虚拟样机资源的重用建立了基础，可以有效地节约武器系统开发的时间和成本。(5)课题以某个已有型号为背景，完成了总体方案设计的全过程，验证了协同建模（设计）环境的可用性和先进性。(6)课题将协同仿真环境应用到具体的型号研制过程中，实现了弹上计算机在回路和物理样机在回路的半实物仿真应用，开拓了分布式仿真环境中实况仿真应用的先例。本论文部分理论和工程研究成果不仅成功地应用于重点国防科技预先研究项目中，可支撑巡航导弹武器系统的设计优化和试验验证，而且还能推广到其他武器系统的研究和应用中。