赵维 金晓桥 孟繁巍

（92728部队，上海 200436）

0.引言

数字孪生是指充分利用物理模型、传感器技术、运行数据等，集成多学科、多尺度的仿真模型，作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映对应物理实体产品的全寿命周期活动。目前国外已开始数字孪生技术的工程化研究。本文研究分析舰载机数字孪生体建模涉及的关键技术[1-2]。

1.军事需求分析

舰载机具有精密复杂、安全风险高、结构损伤检测不方便等特征，舰载机需在高温高盐高湿的沿海、岛礁机场和航母甲板长期驻扎，阻拦着舰时机体需要承担巨大纵向过载，因此结构腐蚀和损伤情况高发，这些损伤是严重的安全隐患，导致舰载机的安全性和寿命普遍低于陆基飞机，急需寻找手段来满足舰载机结构健康监测与安全性分析等工作的需要。数字孪生概念是由美军空军研究实验室提出用于解决军用飞机的结构监控等需求的方案，可在舰载机结构监控领域发挥重要作用[3]。

2.国内外研究现状

2.1 国外研究现状

美国空军研究实验室于2011年提出数字孪生体概念，用于计算飞行中飞机的结构和温度变化，分析局部损伤和材料状态的演变；2012年该实验室提出了“机身数字孪生体”，用于设计和维护数字机身，为每架飞机各自建模并作为一个虚拟健康传感器，预测每架飞机未来维护需求，以期改善飞机全寿命周期中的管理方式[4]。随着工业4.0等概念的提出，波音公司、西门子、洛克希德•马丁公司、通用电气等世界级知名制造商，均致力于数字孪生体技术的研究和应用工作，并在部分项目中得到实际应用[2]。……