Vi ska i dagens artikel titta på en casestory som beskriver lite av arbetet med detta.
Bakgrunden är att JAS Gripen skrev historia 1988 med att bli det första flerrolls-kapabla stridsflygplanet som utvecklats i Sverige. Inkluderat förmågan att enkelt växla mellan höjder, positioner och hastigheter inom några sekunder, blev detta kraftfulla flygplan snabbt en aktör att räkna med.
Utmaningar för att kunna fånga högtillförlitlig fysik
Innan Saab kunde börja förbättra sin Gripen-jaktplan med en systemteknisk approach behövde de ett sätt att replikera arkitekturen och beteendet hos den senaste Gripen-serien i en digital modell.
”Detta var ett knepigt åtagande, eftersom varje originalplans delsystem skapades som exakta lösningar med flera beroenden,” skriver Modelon i sin fallstudie. Man noterar också att Saabs modell av Gripen-jaktplanet skulle behöva ta hänsyn till följande:
* De snabba temperatur- och tryckförändringarna när flygplanet växlar snabbt mellan höjderna
* Ett luftcykel-kylsystem som var känsligt för den omgivande fuktigheten
* Komplexiteten med cirka 15 bränsletankar, anslutna till varandra och deras anpassning till stridsflygets förändrade altityder
Efter att ha definierat sina krav satte Saab-ingenjörerna ner och tittade på hur man skulle ta fram modelleringslösningar som kunde användas för att bygga ett korrekt fysiskt system och subsystem-modeller av Gripen.
Deras lösning skulle på ett exakt sätt kunna fånga ”högtillförlitlig” fysik, men också integreras med de befintliga verktygsuppsättningarna och processerna. Fanns det något sätt att hitta en lämplig lösning som uppfyllde båda kriterierna?
Många av lösningarna de utvärderade var förenade med för mycket grundläggande arbete för att bygga och ges kapacitet att simulera en högtillförlitlig systemmodell eller ge bestämda och konklusiva resultat. När det gäller lösningarna som möjliggjorde fysikmodellering med hög kvalitet kunde Saab inte heller integrera dem med sin befintliga uppsättning teknologier.
Tufft att hitta en lösning som matchade kriterierna
Så, vad gjorde Saab när de inte kunde hitta en modellösning som passade deras kriterier? De utvecklade sin egen – med Modelons hjälp. Redan under 2005 samarbetade bolaget med Modelon för att utveckla ett bibliotek som exakt representerade Gripens kyl- och bränslesystem, vilket ger pålitliga simuleringsresultat.
Saabs simuleringsteam definierade kraven för varje bibliotekskomponent, medan Modelon, med hjälp av sin branschexpertis, utvecklade komponenterna enligt Saabs specifikationer. För att bättre hjälpa Saab-teamet utvecklade Modelon systemmodeller baserade på Gripens komponenter, vilket gav Saabs ingenjörer ett vasst verktyg.
– Den största fördelen med att bygga modellen med ett pålitligt bibliotek av komponenter var att kunna hjälpa våra ingenjörer att istället ägna tid åt innovativt tänk. Vårt team kunde tydligare se hur en systemarkitektur lades ut och var förändringar skulle behövas, kommenterar Saab Aeronautics’ Peter Gotenstam.
MBSE-komponenter i Modelon Impact
Nu ska sägas att det inte slutade inte med att Modelon bara levererade Modelica-biblioteks-komponenter. Bolagen fortsatte att samarbeta för att stödja Saab-teamet när modellerna implementerades i Saabs tekniska arbetsflöden. Om Saab-teamet någon gång stötte på problem när de simulerade kyl- eller bränslesystem, kunde de kontakta Modelon för snabb vägledning om hur de skulle klara ut problembilden.
Modelons stöd, tillsammans med det anpassade biblioteket, hjälpte Saab att skapa de systemmodeller som behövdes för att driva Gripen framåt.
– Modelons teknik fungerar för oss. Modellerna kan ge oss resultat inom de önskade intervallen för det faktiska Gripen-planet, beroende på användningsfallet. Detta ger oss ett stort förtroende för vår produkt och stöd för vår designriktning, säger Peter Gotenstam.
Utan MBSE hade Gripen E blivit en överväldigande uppgift
Med Modelons expertis och tjänster integrerade i sin MBSE-strategi, lanserade Saab Gripen E-serien 2018. Denna nya serie var en stor design-uppdatering från den ursprungliga C-serien av Gripen och inkluderade ny flygelektronik-arkitektur, ökad vapenlast-kapacitet och en kraftfullare motor.-
– Om det inte vore för modellbaserad systemteknik hade vi helt enkelt inte kunnat uppnå Gripen E eftersom komplexiteten skulle ha överväldigat oss. Nu kan vi inte bara återta kontrollen trots ökande komplexitet, vi kan också ta oss till första flygningen snabbare med varje ny version av Gripen, säger Gotenstam.
När det gäller det anpassade biblioteket utvecklade Saab och Modelon biblioteket tills det blev kommersiellt tillgängligt för alla som Fuel System Library och Environmental Control Library av Modelon. Dessa bibliotek är för närvarande integrerade och redo att användas inom Modelon Impact – Modelons molnbaserade systemsimuleringsplattform.
Krav på noggrann modellering av strömförsörjningen
Idag fortsätter Saab sitt samarbete med Modelon. I takt med att efterfrågan på elkraft ombord ökar, växer också Saabs behov av integration och förståelse för elproduktion.
När nya elektriska belastningar läggs till flygplan ökar efterfrågan på att noggrant modellera strömförsörjning, distribution och värmehantering. Med tanke på Modelons portfölj kan Saab förlita sig på lättillgängliga fysikbaserade modellbibliotek, istället för att utveckla nya från grunden. Dessutom förbättrar Modelon ständigt sina modellers prediktiva kapacitet baserat på diskussioner med sina användare.
– Det senaste bränslesystem-biblioteket erbjuder arbetsflöden som dramatiskt kan förbättra noggrannheten i våra tank-förutsägelser. Vi är sugna på att testa dem, avslutar Peter Gotenstam.
