1）实验功能与效果

本实验的目的是借助虚拟仿真实验，让学生们了解飞行器健康管理系统的概念，功能组成，实现流程，以及飞行器不同系统的健康管理的区别。

本实验能够借助计算机与网络，实现基于模型的飞行器结构系统、防热系统、有效载荷释放与回收系统等模拟故障注入，并对注入故障实现诊断以及给出健康评估结果。

其中结构系统健康管理仿真实验，由一个实物的机翼盒段模型为实物，可以实现该模型的弯曲载荷、扭转载荷、弯扭载荷等不同载荷形式下，模型的实际应力采集，并与相应的有限元模型分析结果对比，实现机翼盒段模型的模拟加载情形下状态监测与健康评估。同时，基于机翼结构的有限元模型，实现参数化模拟故障注入、故障模式数据库管理、结构模拟故障的诊断、结构健康报告等。

防热系统健康管理仿真实验，借助不同防热结构的有限元模型，实现防热系统的参数化故障注入，虚拟传感器布置优化，防热故障的综合诊断，防热系统健康报告等。

有效载荷释放与回收系统健康管理仿真实验，是基于该系统的动力学模型，模拟系统出现臂管破坏、关节卡滞、关节磨损等不同故障模式，通过模拟注入，实现系统响应的虚拟获取，并在虚拟响应的进一步分析的基础上实现故障诊断与状态评估等。

本实验从模型分析，故障模拟，数据（虚拟）采集与分析，故障诊断与健康评估等不同环节，以机翼结构系统、防热瓦系统、机械臂为主的有效载荷释放与回收系统为例，演示整个健康管理系统的实现流程以及不同系统对象的异同，有助于学生理解飞行器健康管理系统的整体概念，功能组成和层次分布等，加深对实际健康管理系统的理解和认识。同时，也有助于理解可靠性设计中不同故障模式的影响分析，及其在健康管理系统中的体现和重要程度等。

2）已有基础

已具备基于机翼盒段实物模型的模拟加载和数据采集系统，基于机翼结构有限元模型的多种故障模拟注入系统，基于防热瓦有限元模型的模拟故障注入系统，基于机械臂动力学模型的有效载荷释放与回收系统的模拟故障注入系统，基于航模飞机的燃油系统数字模型的健康管理系统等5组仿真实验系统。

图1~图5为各仿真实验系统部分界面或演示图。

图1 基于翼盒模型结构系统模拟试验系统界面

图2 基于机翼结构有限元模型的结构系统健康监控演示

图3 基于防热瓦有限元模型的防热系统健康监控系统演示

图4 基于动力学模型的有效载荷释放与回收系统故障诊断系统

图5 基于航模飞机燃油系统的健康管理系统