基于CPS的氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系全鏈路數(shù)據(jù)融合研究

何 福,羅昌俊,馬永一,湯 瀑

(中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心計(jì)算空氣動(dòng)力研究所,四川 綿陽 621000)

0 引言

中科院何積豐院士認(rèn)為信息物理系統(tǒng)(cyber-physical system，CPS)是一個(gè)在環(huán)境感知基礎(chǔ)上，深度融合計(jì)算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)。

信息物理系統(tǒng)正在成為全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)體系[1-2]，利用全量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間的映射，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科研機(jī)構(gòu)的核心競爭力，有望重構(gòu)傳統(tǒng)的科學(xué)探索和技術(shù)創(chuàng)新模式。

空氣動(dòng)力學(xué)是研究空氣自身運(yùn)動(dòng)以及空氣與物體相對運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象和作用規(guī)律的一門學(xué)科。它是世界公認(rèn)的事關(guān)國家安全與發(fā)展戰(zhàn)略的技術(shù)科學(xué)，是航空、航天技術(shù)發(fā)展的先行官。

風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和模型飛行試驗(yàn)是空氣動(dòng)力學(xué)研究的三大手段，通過三大手段的綜合應(yīng)用，形成閉環(huán)的氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系。氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系著眼設(shè)備發(fā)展大局和信息化發(fā)展趨勢，以CPS技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)“人”、“信息系統(tǒng)”和“物理系統(tǒng)”的綜合集成，形成鏈路通暢、高度數(shù)字化的試驗(yàn)研究環(huán)境，形成氣動(dòng)數(shù)據(jù)從生產(chǎn)到應(yīng)用生態(tài)鏈，用多維度融合賦能氣動(dòng)研究創(chuàng)新發(fā)展，為氣動(dòng)研究工作注入新的活力[3-4]。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)以“信息”為核心，立足于信息的全面采集、自由流動(dòng)、充分共享和高效利用，推動(dòng)了CPS技術(shù)的快速發(fā)展。

在過去幾年中，CPS的概念已經(jīng)開始廣泛影響許多國家的先進(jìn)制造業(yè)和工業(yè)戰(zhàn)略，如美國將CPS列為未來競爭力技術(shù)的首位，德國也以CPS為核心制定了“工業(yè)4.0”國家戰(zhàn)略，《中國制造2025》明確將信息物理系統(tǒng)作為支撐信息化和工業(yè)化深度融合的綜合技術(shù)體系[5]。

CPS是一種深度融合信息空間和物理空間，能夠優(yōu)化資源配置且實(shí)時(shí)高效的智能技術(shù)，未來將被應(yīng)用到人類生產(chǎn)生活方方面面，具有廣泛的應(yīng)用前景，必將大大促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)、軍事的發(fā)展。

而在氣動(dòng)研究和設(shè)備試驗(yàn)與評估方面，美國空軍AEDC倡導(dǎo)提出了一體化試驗(yàn)與評估(integrated test & evaluation, IT&E)概念[6-8]，要求試驗(yàn)與評估各方對各試驗(yàn)階段和各試驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃和實(shí)施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通。一體化試驗(yàn)與評估主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是不同研制階段試驗(yàn)一體化，即研制方和風(fēng)洞機(jī)構(gòu)共同編制試驗(yàn)大綱，盡量避免過量重復(fù)性試驗(yàn)，力爭通過一次試驗(yàn)獲得多個(gè)參數(shù)，減少資源消耗，縮短研制時(shí)間。二是試驗(yàn)與仿真一體化，即通過對建模與仿真、地面試驗(yàn)與高性能計(jì)算、虛擬試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)等各種方法手段的綜合利用，形成數(shù)字樣機(jī)模型，通過多次迭代對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，可及早發(fā)現(xiàn)問題，有效節(jié)省研制時(shí)間、減少風(fēng)險(xiǎn)和控制成本。

隨著IT技術(shù)、建模與仿真技術(shù)、人工智能等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，一體化試驗(yàn)與評估模式已廣泛應(yīng)用于美軍裝備試驗(yàn)與評估領(lǐng)域。

2 氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系的信息物理系統(tǒng)內(nèi)涵

早在1978年錢學(xué)森同志就曾指出[9]：“要較好的解決航天器空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)問題，必需是地面風(fēng)洞模擬試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)流場數(shù)值和實(shí)際飛行試驗(yàn)三種研究方法同時(shí)并舉，相互配合?！卞X學(xué)森同志對氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系的規(guī)劃是綜合利用風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算、模型飛行三種手段來支撐航空航天飛行器研制。

將先進(jìn)的感知、計(jì)算、通信、控制等信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于氣動(dòng)試驗(yàn)研究，構(gòu)建物理風(fēng)洞、數(shù)值風(fēng)洞、飛行風(fēng)洞與信息空間中人、機(jī)、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時(shí)交互、高效協(xié)同的信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)試驗(yàn)研究資源的快速配置、運(yùn)行的按需響應(yīng)、對象的快速建模和方案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而形成支撐三大手段融合的綜合技術(shù)體系。

氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系信息物理系統(tǒng)的核心要素是“一網(wǎng)、一平臺、一中心”，一網(wǎng)是試驗(yàn)現(xiàn)場測控專網(wǎng)與辦公網(wǎng)的邏輯互通，保證數(shù)據(jù)鏈路的貫通，一平臺是所有系統(tǒng)與應(yīng)用均基于一個(gè)統(tǒng)一應(yīng)用基礎(chǔ)平臺研制，實(shí)現(xiàn)流程的貫通和數(shù)據(jù)的融合，一中心是建立一個(gè)氣動(dòng)試驗(yàn)研究大數(shù)據(jù)中心，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三種試驗(yàn)手段鏈的貫通，為氣動(dòng)中心開展飛行器一體化試驗(yàn)與評估提供平臺，支撐氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系的建設(shè)。

3 研究的必要性

空氣動(dòng)力學(xué)三大研究手段綜合應(yīng)用是新一代航空航天飛行器研制的必然需求，已成為美俄歐等航空航天強(qiáng)國在先進(jìn)飛行器研制中普遍采用的研究模式。按照錢學(xué)森同志對氣動(dòng)中心的規(guī)劃，經(jīng)過多年發(fā)展特別是新區(qū)建設(shè)，氣動(dòng)中心三大手段設(shè)備相對集中、能力日趨均衡，具備了開展三大手段綜合應(yīng)用的基礎(chǔ)條件。但是仍然存在以下問題，制約氣動(dòng)試驗(yàn)研究的創(chuàng)新發(fā)展。

1)三個(gè)鏈路不通。包括“數(shù)據(jù)感知-安全采集-高速傳輸-分布式存儲-云計(jì)算分析-虛擬化仿真-多源模擬應(yīng)用”的數(shù)據(jù)鏈；“任務(wù)接收-任務(wù)策劃-組織實(shí)施-產(chǎn)品交付”的流程鏈；“風(fēng)洞試驗(yàn)-數(shù)值計(jì)算-模型飛行試驗(yàn)”的研究手段鏈。

2)體系數(shù)字化程度低。氣動(dòng)中心物理設(shè)備的管理、控制、模擬、仿真的數(shù)字化程度低；試驗(yàn)對象(型號、標(biāo)模)缺乏全生命周期數(shù)據(jù)描述與分析；作為體系參與者，人的數(shù)字化程度低，相關(guān)信息零散，無法開展精益化管理，無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的積累與知識的傳承；

3)數(shù)據(jù)融合利用不夠。以單個(gè)設(shè)備為中心的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模式造成設(shè)備體系之間、試驗(yàn)手段之間的數(shù)據(jù)割裂；氣動(dòng)試驗(yàn)研究行為與人隔離的現(xiàn)象。

基于一些已有的嘗試[10-11]，信息物理系統(tǒng)建設(shè)是解決上述問題的有效途徑，使信息化成為氣動(dòng)中心氣動(dòng)研究組織、管理、決策、運(yùn)行、作業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步釋放Cyber空間分析、評估、優(yōu)化和決策的能力，更好地服務(wù)于國家重大戰(zhàn)略發(fā)展需求。

4 研究目標(biāo)

如圖 1所示，該研究是在現(xiàn)代化管理治理和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建立的前提下，一是建立基于“一套網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)中心、一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺”的信息物理系統(tǒng)以全量數(shù)據(jù)核心；二是按業(yè)務(wù)線條開展“3+X”業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，其中“3”是聚焦氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系核心的試驗(yàn)手段、精益研究和氣動(dòng)設(shè)備條件建設(shè)的三大中心任務(wù)，“X”是支撐中心工作高效運(yùn)行的日常管理和服務(wù)保障。要打破以往按職能部門條塊劃分的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全匯聚；三是提高兩級機(jī)關(guān)的管理流程與反饋的效率；四是基于數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算實(shí)現(xiàn)知識工程化，為各專業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供全面的數(shù)據(jù)支撐。最終使得管理流、控制流、數(shù)據(jù)流在數(shù)據(jù)中心自動(dòng)流轉(zhuǎn)、匯聚、抽取和交換，實(shí)現(xiàn)全鏈路數(shù)據(jù)融合，推動(dòng)信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，加快信息化向知識化、智能化的轉(zhuǎn)變，支撐氣動(dòng)中心氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系建設(shè)。

圖1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的全鏈路數(shù)字化融合遠(yuǎn)景圖

5 全鏈路數(shù)字化融合方案

5.1 總體設(shè)計(jì)

打通三個(gè)鏈路：充分利用風(fēng)洞數(shù)字化和信息化已有成果，貫通“數(shù)據(jù)感知-安全采集-高速傳輸-分布式存儲-云計(jì)算分析-虛擬化仿真-多源模擬應(yīng)用”的數(shù)據(jù)鏈、“預(yù)算/申請-項(xiàng)目管理過程-設(shè)備管理過程-試驗(yàn)管理過程-知識歸檔過程”五大過程中的流程鏈、“條件建設(shè)-風(fēng)洞試驗(yàn)-數(shù)值計(jì)算-模型飛行試驗(yàn)”的空氣動(dòng)力學(xué)閉環(huán)研究手段鏈；

全面數(shù)字化：基于數(shù)字孿生技術(shù)，形成氣動(dòng)中心氣動(dòng)設(shè)備、試驗(yàn)研究對象(型號、標(biāo)模)和人的數(shù)字化描述，構(gòu)建氣動(dòng)中心氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系的虛擬空間映射。

實(shí)現(xiàn)體系融合：開展信息化與業(yè)務(wù)的融合、試驗(yàn)對象間的融合、試驗(yàn)行為與人的融合等多融合應(yīng)用，打破以往以單個(gè)設(shè)備或單種手段為中心的試驗(yàn)數(shù)據(jù)割裂模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備體系之間、試驗(yàn)手段之間的數(shù)據(jù)融合，推動(dòng)經(jīng)驗(yàn)延續(xù)和知識積累。

5.2 建立開放性的“1+3+X”頂層框架

如圖2所示，結(jié)合氣動(dòng)試驗(yàn)研究業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開放性的“1+3+X”五層架構(gòu)，“1+”即一套網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、一個(gè)空氣動(dòng)力試驗(yàn)大數(shù)據(jù)中心、一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺、一個(gè)知識共享平臺；“3+X”為三大核心業(yè)務(wù)和其他支撐業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

“一套網(wǎng)絡(luò)”是統(tǒng)籌規(guī)劃科研網(wǎng)、測控專網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，邏輯上達(dá)到互聯(lián)互通，形成支撐信息物理系統(tǒng)的“一張網(wǎng)”；

“一個(gè)空氣動(dòng)力試驗(yàn)大數(shù)據(jù)中心”是數(shù)據(jù)云化存儲，包括通用、試驗(yàn)、計(jì)算和數(shù)據(jù)交換四個(gè)分中心。通用數(shù)據(jù)中心存儲經(jīng)過抽象化的共性數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)中心存儲數(shù)值計(jì)算數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心(共用)存儲風(fēng)洞試驗(yàn)和模飛試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中交換。上述數(shù)據(jù)資源在邏輯上形成國家氣動(dòng)試驗(yàn)研究大數(shù)據(jù)中心，為空氣動(dòng)力試驗(yàn)研究提供全面、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。

“一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺” 統(tǒng)一應(yīng)用基礎(chǔ)平臺從低到高細(xì)分為資源、共性和特性三個(gè)層級，共同支撐氣動(dòng)中心各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速開發(fā)、數(shù)據(jù)融合和無縫集成。其中：資源層包括人力、設(shè)備、通用管理等三類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)資源；共性層提供基礎(chǔ)信息服務(wù)支撐，包括基于模型服務(wù)、知識服務(wù)、統(tǒng)一流程服務(wù)、GIS服務(wù)、BIM服務(wù)等；特性層提供面向應(yīng)用開發(fā)的集成框架，包括日常辦公協(xié)同框架、科研試驗(yàn)全流程框架、風(fēng)洞設(shè)計(jì)與仿真框架、CPS應(yīng)用基礎(chǔ)框架等。

“一個(gè)知識共享平臺”是在氣動(dòng)中心全部數(shù)據(jù)云化后、所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)鏈路打通的基礎(chǔ)上，構(gòu)建氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系大數(shù)據(jù)環(huán)境，建立氣動(dòng)中心統(tǒng)一的知識共享管理及展示平臺，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)殏鞒?、知識共享協(xié)同，在對各類原始數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行收集、整理、搜索和挖掘的基礎(chǔ)上，提供輔助決策支持。

圖2 “1+3+X”五層架構(gòu)

“3+X”為聚焦氣動(dòng)試驗(yàn)主責(zé)主業(yè)的三類核心業(yè)務(wù)，分別是側(cè)重質(zhì)量效率的智慧風(fēng)洞試驗(yàn)，側(cè)重知識創(chuàng)新的氣動(dòng)研究，側(cè)重一體化和智能化的條件建設(shè)?？v向?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)研究體系的一體化管控，橫向?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)、研究、條件建設(shè)的數(shù)據(jù)全生命周期貫通?！癤”為支撐空氣動(dòng)力試驗(yàn)研究的其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域，如日常管理、綜合服務(wù)等。

5.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)氣動(dòng)試驗(yàn)研究信息物理系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)制度保障，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件體系分三個(gè)層次。第一層為核心文件，主要描述是信息物理系統(tǒng)建設(shè)的管理機(jī)制、總體目標(biāo)、組織模式等，如《氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系信息物理系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)意見》、《網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作管理辦法》，是建設(shè)的根本遵循；第二層次是專項(xiàng)制度文件，如《試驗(yàn)工控網(wǎng)管理規(guī)定》、《統(tǒng)一應(yīng)用基礎(chǔ)平臺技術(shù)規(guī)范》，是業(yè)務(wù)領(lǐng)域工作的規(guī)定；第三層次是作業(yè)文件，如《試驗(yàn)現(xiàn)場物理層數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與接口規(guī)范》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與共享規(guī)范》，用于具體的工作指導(dǎo)。

5.4 全鏈路數(shù)字化設(shè)計(jì)

5.4.1 數(shù)據(jù)鏈

如圖3所示，貫通式數(shù)據(jù)鏈設(shè)計(jì)從業(yè)務(wù)維度將氣動(dòng)試驗(yàn)研究分為日常管理、條件建設(shè)、科學(xué)研究、試驗(yàn)內(nèi)場、模擬計(jì)算、智慧園區(qū)和試驗(yàn)外場六個(gè)領(lǐng)域。從數(shù)據(jù)生命周期維度分為前端采集、業(yè)務(wù)解決方案、云化存儲與數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)深度應(yīng)用四個(gè)層次。數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范人工、智能感知設(shè)備和接口三種數(shù)據(jù)采集方式，盡可能實(shí)現(xiàn)全量數(shù)據(jù)采集。業(yè)務(wù)解決方案均基于同一應(yīng)用基礎(chǔ)平臺開發(fā)，應(yīng)用基礎(chǔ)平臺自動(dòng)將數(shù)據(jù)全量匯聚到業(yè)務(wù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)分中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的云化存儲，數(shù)據(jù)交換中心構(gòu)建不同數(shù)據(jù)分中心、不同網(wǎng)系之間數(shù)據(jù)的共享互通，建立數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，在邏輯上形成氣動(dòng)試驗(yàn)研究大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。各專業(yè)領(lǐng)域根據(jù)數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)開展數(shù)據(jù)挖掘，共同沉淀、梳理、抽取形成知識，知識反饋到業(yè)務(wù)領(lǐng)域，指導(dǎo)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的持續(xù)改進(jìn)和流程優(yōu)化，形成現(xiàn)實(shí)物理空間數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)空間的循環(huán)流動(dòng)。

5.4.2 流程鏈

貫通式流程鏈設(shè)計(jì)打破系統(tǒng)以部門為邊界的分割模式，將氣動(dòng)試驗(yàn)研究所有業(yè)務(wù)歸納為五個(gè)大的階段，每個(gè)階段均有不同的業(yè)務(wù)部門參與，流程管理模式由傳統(tǒng)面向部門職能設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驑I(yè)務(wù)線條設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)部門主導(dǎo)流程方式向流程牽引部門工作行為的轉(zhuǎn)變，使得流程不僅在部門內(nèi)高效流轉(zhuǎn)，還能夠在跨階段、跨部門間順暢銜接。貫通式流程鏈采用流程與業(yè)務(wù)分離，流程作為獨(dú)立服務(wù)實(shí)現(xiàn)了流程與業(yè)務(wù)的解耦，因此，模塊內(nèi)的流程與模塊間的流程可以通過統(tǒng)一流程引擎串聯(lián)，解決了業(yè)務(wù)邊界效率問題。全部流程由統(tǒng)一基礎(chǔ)應(yīng)用平臺共性層集中管理，確保流程的連貫性、一致性，實(shí)現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣的業(yè)務(wù)耦合，業(yè)務(wù)模塊銜接更加順暢，確保氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系計(jì)劃、組織、管理的高效協(xié)同。

圖3 氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系數(shù)據(jù)鏈

圖4 氣動(dòng)試驗(yàn)研究手段鏈

5.4.3 氣動(dòng)試驗(yàn)研究手段鏈

如圖4所示，信息物理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的貫通和業(yè)務(wù)流程貫通，風(fēng)洞試驗(yàn)、CFD計(jì)算、模飛試驗(yàn)三種試驗(yàn)手段數(shù)據(jù)與試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)對象、管理過程和“人”的背景數(shù)據(jù)的全連匯聚，形成氣動(dòng)試驗(yàn)研究大數(shù)據(jù)體系，形成氣動(dòng)試驗(yàn)研究的虛擬映射。一方面，為氣動(dòng)試驗(yàn)研究手段鏈提供數(shù)據(jù)支撐，依靠數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)再利用技術(shù)提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，在智慧試驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、天地相關(guān)性、試驗(yàn)鑒定評估等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化、模型化的氣動(dòng)融合解決方案，通過氣動(dòng)研究三種手段密切配合、優(yōu)勢互補(bǔ)，支持針對專門氣動(dòng)問題的氣動(dòng)主題數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用，形成閉環(huán)氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系，促進(jìn)氣動(dòng)中心一體化試驗(yàn)與評估能力建設(shè)。另一方面，為氣動(dòng)試驗(yàn)研究提供更加高效、寬泛的仿真環(huán)境，解決真實(shí)環(huán)境和飛行環(huán)境難以測試的問題，降低成本與風(fēng)險(xiǎn)，驗(yàn)證工程實(shí)用性，提高氣動(dòng)研究質(zhì)量效能和適用范圍，縮短研究周期。

6 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與分析

如圖5所示，氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系信息物理系統(tǒng)的形成，信息化建設(shè)跳出局部環(huán)境和局部利益約束，從氣動(dòng)試驗(yàn)研究全局發(fā)揮信息化作用，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式把氣動(dòng)試驗(yàn)研究體系中的組織管理和三種試驗(yàn)手段的深度耦合，數(shù)據(jù)組織、信息價(jià)值、管理能力三個(gè)維度均在螺旋提升。數(shù)據(jù)組織是信息數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、知識化的變革，信息價(jià)值是從單純的試驗(yàn)研究，到結(jié)構(gòu)化分析、知識化挖掘的躍升，組織管理實(shí)現(xiàn)從松散到流程的優(yōu)化與再造的轉(zhuǎn)變。

圖5 三維度螺旋驅(qū)動(dòng)循環(huán)

目前，已建立了氣動(dòng)試驗(yàn)研究的信息物理系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)，制定了從配套的方案與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，通過重構(gòu)與擴(kuò)展，“一網(wǎng)、一平臺、一中心”的格局已經(jīng)形成，信息化逐步從“建系統(tǒng)向建體系”轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)的共享與流程的互通日益提高，物理風(fēng)洞設(shè)備的數(shù)字化也正在規(guī)劃建設(shè)，氣動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)再利用工程與信息物理系統(tǒng)有機(jī)銜接。

7 結(jié)束語

信息物理系統(tǒng)是氣動(dòng)試驗(yàn)研究創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，全鏈路數(shù)字化融合推動(dòng)氣動(dòng)試驗(yàn)研究信息化、數(shù)字化能力的提升，幫助提高氣動(dòng)試驗(yàn)研究能力，洞察試驗(yàn)研究中各類因果關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建“以數(shù)為理”的氣動(dòng)試驗(yàn)研究環(huán)境，更好發(fā)揮信息物理系統(tǒng)“能力倍增器”的效果。