Moderne elektromechanische Systeme in Flugzeugen umfassen Subsysteme wie Umweltkontrolle, Flugkontrolle, Hydraulik, Fahrwerk, Bremsen und Treibstoffmanagement. Diese Teilsysteme tauschen große Datenmengen aus und sind mit stark gekoppelten Signalinteraktionen verbunden, was ihre Reaktionsmechanismen sowohl kompliziert als auch voneinander abhängig macht. Um die Zuverlässigkeit und Sicherheit des integrierten elektromechanischen Systems zu gewährleisten, sind fortschrittliche Simulationstechnologien sowohl in der Entwurfs- als auch in der Verifikationsphase unerlässlich. Die Co-Simulationslösung für komplexe elektromechanische Systeme erfüllt diese Anforderungen, indem sie eine kollaborative Multisystem-Simulation und Hardware-in-the-Loop-Tests bietet, die die Systemoptimierung in der frühen Entwurfsphase und die präzise Bewertung während der Integration unterstützen.

Bei der Entwicklung elektromechanischer Systeme werden traditionell spezielle Modellierungs- und Simulationswerkzeuge eingesetzt, die auf die einzelnen Bereiche zugeschnitten sind. Diese Werkzeuge verwenden oft unterschiedliche numerische Solver und Standards, und obwohl einige plattformübergreifende Schnittstellen bieten, kann keine bestehende Software alle Modelle nahtlos in eine einheitliche Simulationsumgebung integrieren. Diese Lösung nutzt eine verteilte Co-Simulationsarchitektur für den Datenaustausch, das Zeitmanagement und die einheitliche Simulationssteuerung, wodurch die Barrieren zwischen den Bereichen abgebaut und eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit ermöglicht wird.

Während der digitalen Simulationsphase integriert die Plattform über ein verteiltes Netzwerk Modelle aus den Bereichen Umweltkontrolle, Flugkontrolle, Hydraulik, Elektrik und Kraftstoffsysteme. Sie ermöglicht kollaborative Simulationen und dynamische Tests in mehreren Bereichen, die es den Ingenieuren ermöglichen, subsystemübergreifende Interaktionen zu analysieren, Konstruktionsparameter zu optimieren und global optimierte Lösungen zu finden. Dieser Prozess bietet eine solide Grundlage für die Entwicklung fortschrittlicher integrierter Managementsysteme. In der Integrationsphase unterstützt die Plattform die Hardware-in-the-Loop-Simulation in Echtzeit und verbindet physische Subsysteme über ein umfassendes Verdrahtungsnetzwerk mit der Simulationsumgebung. Durch die Kombination von Prüfstandsdaten mit Simulationsergebnissen werden das dynamische Verhalten und die Interaktionen während des Fluges nachgebildet, was eine kontinuierliche Modellverfeinerung ermöglicht und einen geschlossenen Design- und Verifizierungskreislauf schafft.

Neben der Optimierung und Validierung spielt die Plattform auch eine entscheidende Rolle bei der Fehlerreproduktion und -diagnose. Wenn bei Testflügen oder im Betrieb Anomalien auftreten, können die Ingenieure mit der Plattform die Bedingungen am Boden nachstellen, die Ursachen ermitteln und effizient Abhilfemaßnahmen entwickeln. Da elektromechanische Systeme häufig zahlreiche eingebettete Steuerungen enthalten, unterstützt die Plattform außerdem das Rapid Control Prototyping. Steuerungsalgorithmen können automatisch generiert und durch digitale und Hardware-in-the-Loop-Simulationen validiert werden, um ihre Robustheit und Anpassungsfähigkeit zu gewährleisten.

Auf Laborebene erleichtert die Lösung die Echtzeitüberwachung und Datenerfassung von Subsystemprüfständen, einschließlich Umweltkontrolle, Hydraulik, Elektrik und Kraftstoffsystemen. Diese Daten werden in einem zentralen Repository gespeichert, analysiert und verwaltet, was die Rückverfolgbarkeit verbessert und einen langfristigen Nutzen über den gesamten Lebenszyklus des elektromechanischen Systems bietet.

Die Co-Simulationslösung für komplexe elektromechanische Systeme ist für Entwickler elektromechanischer Subsysteme und Integrationsteams geeignet und bietet robuste Unterstützung für die Optimierung des Systemdesigns und die Verifizierung der Integration. Durch die Möglichkeit der disziplinübergreifenden Co-Simulation in der frühen Entwicklungsphase und der Hardware-in-the-Loop-Validierung während der Integration gewährleistet die Plattform Zuverlässigkeit und Sicherheit, während sie gleichzeitig die Prinzipien der modellbasierten Systemtechnik in den gesamten Lebenszyklus von elektromechanischen Flugzeugsystemen einbettet.