KSR/J2 Universal Tool-Kit是一款飛機(jī)綜合設(shè)計和飛行測試軟件。
該軟件可以應(yīng)用于從飛機(jī)設(shè)計建模到飛行測試數(shù)據(jù)處理所有環(huán)節(jié)。對飛行測試數(shù)據(jù)的前期處理，包括前期數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、修正，到模型設(shè)計、修改、驗證，以及氣動參數(shù) 識別和校準(zhǔn)。軟件同時具有很強(qiáng)的管理分級制，網(wǎng)絡(luò)共享合作模式，可擴(kuò)充性和自適應(yīng)性。內(nèi)嵌函數(shù)可以自動計算模型以及參數(shù)，并加以驗證，同時可以生成曲線圖 或者視景3D模型來直觀演示飛機(jī)特性。
軟件用的是回歸分析為主，Linear、SVD、MRQ、最大似然法, , 等算法為輔的模型建立，校準(zhǔn)，以及參數(shù)識別的方式。從獲取的飛行數(shù)據(jù)開始，此軟件可以先做重建，對飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和驗證，檢驗是否有獲取的測試數(shù)據(jù)存在錯誤或過大誤差，當(dāng)驗證完成后，此軟件可以進(jìn)行重新預(yù)測和回歸兩種方式的校準(zhǔn)模型，優(yōu)化，和修正氣動參數(shù)來達(dá)到完善模型的目的。
軟件在做完模型和參數(shù)修正以后，可以立即運(yùn)行QTG（Qualification Test Guide），來驗證建立的模型是否和真機(jī)模型匹配。從生成的參數(shù)曲線和測試獲取的曲線相對比，驗證模型和各參數(shù)是否還需要調(diào)整。 針對模擬器制造，此軟件能夠起到一個虛擬實驗室的作用，一旦拿到試飛數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)處理，到模型建立，驗證和校準(zhǔn)修正，再到規(guī)范測試標(biāo)準(zhǔn)（生成QTG），和 最終模擬器成型并認(rèn)證。
如果需要，這個軟件還可以直接用到模擬器上，作為氣動模型使用 （含義是此軟件可以直接作為模擬器的運(yùn)行平臺，而不需要在單獨開發(fā)別的軟件），而且此軟件還支持用戶自定義模型輸入（可以把用戶自己的模型直接整合到軟件 中），還支持功能擴(kuò)充，如果用戶有自己其他的分析工具，也可以和此軟件直接對接。
該軟件還具有視景生成功能，用此功能可以將飛行測試動作生動可視的還原出來。在新的飛行測試前期，還可以用來模擬飛行動作并和實測效果對比。如過模擬動作和實際試飛動作存在偏差，可以通過軟件的幫助查找原因。
軟件框架的主要特點：
Ø 以數(shù)據(jù)為中心的架構(gòu)
能夠確保所有用戶都在同一數(shù)據(jù)集工作
使數(shù)據(jù)模型與分析能夠在整個公司內(nèi)共享
消除通信錯誤，縮短學(xué)習(xí)過程
改善運(yùn)行過程，減少運(yùn)行時間
Ø 配置管理
提供所有設(shè)計變更的可追溯性
確保最新的設(shè)計已經(jīng)過評估
Ø 集成式構(gòu)架
為飛機(jī)的生命周期提供統(tǒng)一的環(huán)境
Ø 插件程序管理
提供“混合匹配”功能以適應(yīng)團(tuán)隊的規(guī)模及需求
能夠創(chuàng)建用戶自定義的插件程序進(jìn)行深入分析。
軟件各個模塊介紹：
建模模塊
建模模塊能夠使公差和很多其他的變量能在同一數(shù)據(jù)模型中得到應(yīng)用并進(jìn)行深入分析。
這種獨特且便于使用的界面能夠讓用戶快速高效的建立從簡單到高度復(fù)雜的各種飛機(jī)數(shù)據(jù)模型。
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Ø 友好數(shù)據(jù)錄入和存儲結(jié)構(gòu)
能夠使用戶以最快速度建立簡單或復(fù)雜的模型
Ø 集成已有的工具
本模塊擁有高級的導(dǎo)入/導(dǎo)出功能
支持將現(xiàn)有的模型集成到本模塊進(jìn)行深入分析，
如根據(jù)模型參數(shù)進(jìn)行預(yù)測與回歸統(tǒng)計
Ø 用戶自定義結(jié)構(gòu)
能夠根據(jù)用戶的設(shè)計和數(shù)據(jù)生成飛機(jī)模型
Ø 利用多種數(shù)據(jù)進(jìn)行建模
用戶可以盡早開展設(shè)計工作
Ø 基于各個零部件建立模型
用戶能夠通過修改某個零件來更新整體結(jié)構(gòu)
Ø 通用參數(shù)定義方式
使用參數(shù)查找表或簡單輸入算式即能定義參數(shù)
動力學(xué)評估模塊
評估模塊能夠使用戶創(chuàng)建修正和響應(yīng)等模型分析，并將這些模型與事先建立好的飛機(jī)模型結(jié)合起來進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析。
在整個研發(fā)周期的早期開展靜態(tài)和動態(tài)分析，能夠快速發(fā)掘潛在問題，謹(jǐn)防由于低效和錯誤的設(shè)計理念而造成大量寶貴時間和金錢的浪費。
通用的飛行動力學(xué)建模能力是設(shè)計者使用評估模塊的準(zhǔn)則。海量的飛行和機(jī)動從而能夠進(jìn)行預(yù)測和評估。
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Ø 通用的飛行動力學(xué)建模能力
評估完整的飛行包線與更大范圍
對通常只能在飛行測試中進(jìn)行分析的區(qū)域展開研究
(如升力/阻力曲線)。
Ø 該系統(tǒng)的使用貫穿整個設(shè)計過程
當(dāng)飛機(jī)模型被更新時，可重新計算現(xiàn)有的配平和響應(yīng)
Ø 分析發(fā)生任何問題的領(lǐng)域
能夠在任何階段對設(shè)計進(jìn)行分析評估，盡早發(fā)現(xiàn)問題
經(jīng)典氣動分析模塊
在對一個完整模型進(jìn)行線性化時，通常都從一個初始條件開始，對該初始點進(jìn)行線性化。既然已經(jīng)獲得了從一系列不同飛機(jī)結(jié)構(gòu)和飛行條件下得到的計算結(jié)果，我們可以從此展開分析。
經(jīng)典氣動分析模塊會采用上一個穩(wěn)定狀態(tài)的分析結(jié)果，并從這一狀態(tài)開始線性化。與此同時，它將計算這一起始點的狀態(tài)空間矩陣組及其各階導(dǎo)數(shù)。從該狀態(tài)空間中可以建立特征值和特征向量，以及其相關(guān)的運(yùn)動方程。
所有工作都能夠通過一組完整的修正結(jié)果在幾分鐘內(nèi)完成。利用這些結(jié)果，我們可以進(jìn)一步對穩(wěn)定性進(jìn)行分析。
性能分析模塊
性能分析插件程序使用已有的飛機(jī)模型數(shù)據(jù)，采用搜索的方式尋找最大/最小值，并且通過新的修正法則來實現(xiàn)相同功能。
用戶能夠進(jìn)行以下性能分析
Ø 最大的升力/失速計算
Ø 轉(zhuǎn)彎和機(jī)動飛行（負(fù)載因子）
Ø 地面飛行速度
Ø 最大爬升和升限率
該參數(shù)作為根據(jù)特定感興趣區(qū)域計算得到的修正值或瞬間值。這一非常有價值的搜索規(guī)則特征能夠讓用戶不必進(jìn)行性能計算就將其他因子和參數(shù)最大化/最小化。
可視化模塊
該系統(tǒng)能夠讓用戶利用評估數(shù)據(jù)繪制圖形并查看和監(jiān)控各模塊的分析，從而快速地生成最優(yōu)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)。所有圖形和數(shù)據(jù)可以方便的傳輸至其他應(yīng)用程序以生成報告。
主要特征與優(yōu)勢
Ø 完整的數(shù)據(jù)處理能力
無需購買額外的圖形工具
Ø 用戶定義的數(shù)據(jù)監(jiān)控和圖釋
能夠快速查看和評估飛機(jī)的行為
Ø 從多數(shù)據(jù)集獲取交叉繪圖結(jié)果
創(chuàng)建完整的飛行包線圖
Ø 覆蓋以前執(zhí)行的結(jié)果
比對設(shè)計更改對先前模型的影響
比較預(yù)測數(shù)據(jù)與實際飛行數(shù)據(jù)的差異
Ø 注釋圖
突顯感興趣的領(lǐng)域
將結(jié)果存入到報告文件中
Virtual 虛擬機(jī)模塊
用虛擬機(jī)來掌握飛機(jī)在飛行中的狀況。該插件程序提供了獨特的3D可視功能，能夠在任何動作中展示飛機(jī)及飛行特點。
虛擬機(jī)不僅讓用戶清晰了解到飛機(jī)如何對每次擾動進(jìn)行響應(yīng)，而且可以展示飛行測試數(shù)據(jù)，以清楚的展示飛機(jī)在完成某一難以描述的復(fù)雜飛行動作時的真實狀態(tài)。
主要特征與優(yōu)勢
Ø 能夠?qū)崟r直觀的觀測到飛機(jī)飛行的狀態(tài)和過程
360°全景觀察
理解試飛員在試飛中談及的飛行問題
支持用戶定義的3D飛機(jī)模型和飛行場景
顯示多個飛行狀態(tài)和飛行路徑
Ø 綜合能力
無需購買額外的可視化工具
Developer 開發(fā)模塊
開發(fā)模塊能夠發(fā)揮已有數(shù)據(jù)的最大價值
有了本軟件，用戶不必再丟棄已經(jīng)使用過的用來計算氣動性能、質(zhì)量、慣量和推力特性的數(shù)據(jù)模型。開發(fā)模塊和軟件開發(fā)工具包(SDK) 使用戶能夠集成以往和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)來找到最優(yōu)的解決方案并獲得最大的投資回報。
除此之外，用戶還將獲得所有配置、版本控制、數(shù)據(jù)管理能力、集成化可視能力，以及現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型通用工具包的全面分析功能。
主要特性與優(yōu)勢：
Ø 重用已有解決方案
無需從工作中的解決方案里提取數(shù)據(jù)。只要將其插入
至通用工具包即可。
使用現(xiàn)有的預(yù)編譯解決方案作為基線進(jìn)行敏感性研究；
在上方疊加變量
Ø 開放接口
任何語言編寫的模型都可以使用軟件開發(fā)工具包(SDK)進(jìn)行打包
進(jìn)行打包提供的模板適用于大多數(shù)編程語言
Ø 用戶至上的服務(wù)
無需計算導(dǎo)數(shù)來查明動力效果。
自動計算本地迎角，根據(jù)平臺、二面角和扭矩計算升力分布
在每個氣動條上展示速率變化，顯示橫滾、偏航和俯仰的變化
飛行員操控模塊（Pilot SDK）
放飛你的設(shè)計
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主要特性與優(yōu)勢
Ø 含人回路分析
使用實時含飛行員回路反饋的概念設(shè)計。使用含設(shè)計師回路
反饋的模擬飛行來進(jìn)行評估和改進(jìn)設(shè)計
Ø 接口簡單
插件程序式USB控制，可在即時桌面模擬器進(jìn)行飛機(jī)操縱
標(biāo)準(zhǔn)的圖形界面符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的視覺系統(tǒng)要求。無需額外
工作來獲取'窗口外'的視覺效果
Ø 直接鏈接到數(shù)據(jù)庫
可直接從數(shù)據(jù)庫中選擇和飛行任何飛機(jī)
可通過鼠標(biāo)單擊來查看燃料/存儲的配置和飛機(jī)的變化，或另一架飛機(jī)。
修改設(shè)計方案后可立即測試飛行結(jié)果，以獲得即時的反應(yīng)和對照。
無需重新編寫或重新編譯代碼
Ø 協(xié)作能力
能夠通過互聯(lián)網(wǎng)打開飛機(jī)模型——設(shè)計和工程模塊可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型，飛行模擬器能夠?qū)ζ溥M(jìn)行飛行測試
能以單機(jī)飛行模式飛行，或以多機(jī)飛行模式中的一部分飛行
Active 主動式插件模塊
集成化解決方案
現(xiàn)有解決方案能夠在一定程度上滿足設(shè)計和工程的需求，它還能夠充分利用通用工具包的獨特設(shè)計能力，無需舍棄自身的仿真功能。這歸功于主動式插件程序的強(qiáng)大功能。
主動式插件能夠?qū)⑼ㄓ密浖膹?qiáng)大功能與用戶當(dāng)前的設(shè)計軟件功能合二為一，提供一個高效接口與所有外部應(yīng)用程序相連，從而分析通用模型。主動式插件模塊中也包含與Matlab Simu
本模塊能夠令用戶將高度保真的飛機(jī)模型結(jié)構(gòu)無損的連接到任何Simu
主要特征與優(yōu)勢
Ø 集成已有的解決方案
無需重新編寫現(xiàn)有的分析方法，可直接使用通用工具包來工作。
開放式接口，適用于接任何語言編寫的分析工具，并允許外部工具直接訪問模型和結(jié)果。
Ø 協(xié)同工作
能夠?qū)⒁延蟹治龊喜⒌浇y(tǒng)一的工作環(huán)境，在所有條件下保證數(shù)據(jù)一致性，提供一個中央設(shè)計環(huán)境。
Ø 提供Matlab / Simu
Ø 內(nèi)嵌式Simu
氣動條剖分模塊
氣動條剖分模塊通過計算所有氣動條的理論數(shù)據(jù)來自動得到總氣動系數(shù)和導(dǎo)數(shù)。
這種先進(jìn)的插件程序能夠快速分析和研究不同飛機(jī)結(jié)構(gòu)、機(jī)翼平面形狀和翼型特點-----這些都不需要計算復(fù)雜的導(dǎo)數(shù)和系數(shù)。
主要的特征和優(yōu)勢
Ø 能夠?qū)⒄麄€升力表面分解為單獨的氣動條
能夠通過改變機(jī)翼表面的剖分個數(shù)來更精細(xì)的進(jìn)行分析計算。
Ø 每個氣動條具有自身尺寸
能夠在任何機(jī)翼平面定義氣動條，研究不同的形狀區(qū)域的影響。
Ø 每個氣動條具有獨立的氣動系數(shù)
只需定義翼型系數(shù)，其余計算由氣動條剖分模塊自動完成。
Ø 自動計算迎角
能夠依據(jù)平臺、二面角和扭矩計算升力分布
Ø 自動計算動力學(xué)特征
無需計算導(dǎo)數(shù)就能得到動力學(xué)效果
Ø 每個氣動條的速率變化
展示橫滾、偏航及俯仰的變化
軟件流程圖
飛行匹配過程
軟件在模擬器上的應(yīng)用
軟件的國際客戶與合作伙伴分布
軟件成功案例及用戶評價
1. 該軟件用于巴西航空工業(yè)公司飛機(jī)
巴西航空工業(yè)公司飛機(jī)近期采用該軟件提高他們的概念/初步設(shè)計過程（CPD）。巴西 航空工業(yè)公司有自己可信的航空建模環(huán)境，但一直在尋找如何采用新技術(shù)來提高內(nèi)部設(shè)計能力。他們選擇通用軟件工具包，該軟件能夠融合他們基于FORTRAN 運(yùn)行的現(xiàn)有建模代碼，把傳統(tǒng)建模系統(tǒng)中有價值部分留存，這是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
詳細(xì)過程如下：
第一周 關(guān)于軟件的培訓(xùn)和指導(dǎo)
第二周 整合現(xiàn)有的建模環(huán)境（(傳統(tǒng)的FORTRAN系統(tǒng))
第三周 將現(xiàn)有的系統(tǒng)完整的遷移到全網(wǎng)絡(luò)通用框架的設(shè)計和分析環(huán)境：
Decio Pullin德西奧普林，巴西航空公司初步設(shè)計團(tuán)隊經(jīng)理說：“當(dāng)我們知道我們可以在通用工具套件的軟件環(huán)境中用現(xiàn)有的建模代碼，我們開始看到使用這個非常 強(qiáng)大的分析和評估建模工具而產(chǎn)生的重大效益。我們最初的想法是只使用軟件來進(jìn)行整個飛行力學(xué)分析。后來我們也打算在工程模擬器安裝此軟件，作為該項目的主 要仿真軟件。
在CPD（初步設(shè)計過程）階段使用該軟件，能夠讓設(shè)計團(tuán)隊評估出比常規(guī)使用傳統(tǒng)工具多50%以上的設(shè)計方案。
2. 該軟件用于Cassidian公司
Cassidian公司在2010年通過使用該軟件極大的提高了工作效率。他們能夠更快的提供詳細(xì)的設(shè)計分析結(jié)果，并提升了整體設(shè)計過程的質(zhì)量，包括歐洲戰(zhàn)斗機(jī)“Typhoon”
Cassidian公司的目標(biāo)是在其傳統(tǒng)建模系統(tǒng)中建立質(zhì)量，慣性的模型和控制系統(tǒng)。該公司選擇通用工具軟件包是因為該軟件能夠無縫的集成基于 FORTRAN運(yùn)行下現(xiàn)存的氣動建模代碼。把傳統(tǒng)建模系統(tǒng)有價值部分留存，這是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。附加的質(zhì)量，慣性和控制系統(tǒng)就可以被疊加到氣動模型， 通過通用軟件包，為客戶提供完整的飛機(jī)系統(tǒng)解決方案。
Stephan Hitzel 史蒂芬博士（Cassidian公司氣動設(shè)計和計算方法的專家）說：“我們在對軟件的評估中，發(fā)現(xiàn)該軟件在概念和細(xì)節(jié)設(shè)計中，其性能和周期方面有很大的潛 力。毫無疑問，我們現(xiàn)在已經(jīng)采用該軟件，其大大縮短設(shè)計和分析周期。同時，我們也得到了其他的收益，那就是在設(shè)計過程中探索飛機(jī)系統(tǒng)的多學(xué)科性。
3. 支持事故調(diào)查
Ø 支持和補(bǔ)充證據(jù)
該軟件包還可被用于飛行事故調(diào)查，用于幫助事故調(diào)查局等等機(jī)構(gòu)進(jìn)行事故重現(xiàn)和分析原因。
該軟件曾幫助英國事故調(diào)查局做過Piper Navajo， PA-31-325 C/R Navajo機(jī)型在外側(cè)機(jī)翼被樹撞擊損壞后的飛行動態(tài)響應(yīng)。
該軟件包從模型構(gòu)建開始，分析執(zhí)行能夠滿足事故調(diào)查局提出的各項目標(biāo)，并提供動態(tài)的視頻場景畫面。
隨后在與事故調(diào)查局的研討會中增加了附加信息，并使用該信息確定飛機(jī)在受到樹的影響時，如何進(jìn)行270度的旋轉(zhuǎn)。這些結(jié)果和事故調(diào)查局的調(diào)查結(jié)果一致，包含首次受地面影響的位置。
從項目立項到最后的研討會，并確定模擬場景來匹配事故調(diào)查局的調(diào)查結(jié)果，整個過程只需要10天的時間。這表明該通用軟件包不僅功能非常強(qiáng)大，而且能夠調(diào)查空中事故，可以通過傳統(tǒng)的方式，以最短的時間獲得結(jié)果。
Ø 飛行員評估
在使用該軟件包工作時，它還有進(jìn)一步功能就是使用載人模擬器來飛行，該模擬器無需編 寫和開發(fā)任何代碼。這就意味著當(dāng)飛機(jī)模型正在被改進(jìn)的同時，飛行員可以進(jìn)行測試和評估。最后，當(dāng)delta 模型被建立用來增加樹的打擊力以致于失去機(jī)翼，這些都可能在任何時間被自動添加到指揮/操作站，這意味著飛機(jī)在被樹撞擊后的可控性能夠完全被預(yù)測。
由飛行員提供的配置模擬器，提供完整的集成系統(tǒng)，工程工作站直接集成到桌面或者高仿真模擬器。
4. 模擬器相關(guān)產(chǎn)品
該軟件的仿真功能已經(jīng)被成功運(yùn)用到G座飛行員教練機(jī)，例如歐洲戰(zhàn)斗機(jī)Typhoon, M35 Hawk and F35 lightning 2。6自由度飛行員模擬座椅，其結(jié)合該軟件提供的最新動態(tài)飛機(jī)建模技術(shù)，已經(jīng)成為一個真正獨一無二的產(chǎn)品提案
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