統(tǒng)計方法協(xié)助洛克希德馬丁降低飛機(jī)噪音

挑戰(zhàn)：優(yōu)化戰(zhàn)斗機(jī)的起飛參數(shù)設(shè)定，降低飛機(jī)噪音。

解決方案：洛克希德馬丁的系統(tǒng)工程師使用JMP®的多種工具優(yōu)化起飛參數(shù)。

效果 ：洛克希德馬丁的降噪研究項目贏得了工程師理事會杰出工程成就獎。

如果您曾經(jīng)站在一架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的跑道邊或住在空軍基地的附近––您會意識到埃利奧特的工作的重要性。

埃利奧特在美國得克薩斯州沃斯堡市的洛克希德·馬丁航天公司工作，作為一個概念設(shè)計組的系統(tǒng)工程師，幫助優(yōu)化飛機(jī)設(shè)計。團(tuán)隊的大部分工作是在飛機(jī)研發(fā)的早期階段，但一旦飛機(jī)研發(fā)完成，另一個重要任務(wù)就是通過研究確定飛機(jī)的使用方法來提高其性能。團(tuán)隊的主要客戶是軍事機(jī)構(gòu)。

2011，埃利奧特和她的同事憑借對減少戰(zhàn)斗機(jī)噪音周邊居民影響的研究獲得由工程師協(xié)會頒發(fā)的杰出工程成就獎，這是一國家級的工程獎。來自SAS®公司統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)軟件JMP幫助研究人員評估研究戰(zhàn)斗機(jī)的飛行模式，在項目中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

運(yùn)用JMP的快速刻畫器發(fā)展技術(shù)(RPDM)，不僅能快速得到準(zhǔn)確的結(jié)果，而且能激發(fā)創(chuàng)造性的解決方案。

JMP的等高線刻畫器根據(jù)模型展示出調(diào)節(jié)兩個因素能滿足多個響應(yīng)條件的可行性區(qū)域。

埃利奧特說：“這一方法的發(fā)展使我們能夠迅速改變飛機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)，然后看看對社區(qū)噪音產(chǎn)生的影響。”

將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以理解的信息

飛機(jī)的噪聲不僅令人感到煩惱，它也會影響房屋的價值。解決這個問題有助于軍隊與近鄰保持良好關(guān)系。洛克希德馬丁公司的團(tuán)隊在特定的空軍基地針對各種類型飛機(jī)進(jìn)行研究，探索最佳的“起飛模式”來減少對社區(qū)產(chǎn)生噪音，于此同時綜合評價飛行員對飛行安全問題。在過程中也需考慮飛機(jī)其它性能，比如起飛距離和爬上率。JMP的回歸方程是與美國空軍和美國聯(lián)邦航空管理局的計算機(jī)程序連接的，從而計算噪聲水平，來確定飛行模式變更的降噪潛力。

通過圖形刻畫器的模擬功能能夠得到最有效的飛行模式設(shè)定，飛行員然后根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行實際驗證。這種方法被運(yùn)用于對F-35研發(fā)過程，當(dāng)然適用于任何傳統(tǒng)的飛機(jī)，如洛克希德馬丁的F-16。

該小組的研究表明，調(diào)整功率設(shè)置、爬升角度和其他參數(shù)都可以顯著降低音量。埃利奧特運(yùn)用JMP使研究的過程更迅速和有效。她說她的主要任務(wù)是“將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為理解的信息和幫助做出更好的決策。”

圖形刻畫器展示了因子變化與響應(yīng)之間的關(guān)系

從分析結(jié)果看，她的團(tuán)隊可以通過圖形刻畫器中飛機(jī)噪聲與飛行模式設(shè)定之間的曲線找到改變飛行模式設(shè)定的方法。埃利奧特說：“我們可以在圖形刻畫器中調(diào)整飛行參數(shù)，就能立即看到噪音變化效果，在JMP中這個過程更快和更容易，只需要用鼠標(biāo)在圖形刻畫器中拖動相應(yīng)的飛行模式設(shè)定。這不僅減少人工輸入的錯誤，而且我們可以在幾秒鐘內(nèi)完成過去需要幾小時或幾天的工作。”

此外，JMP會將分析過程和結(jié)果自動保存成腳本，不需要任何編碼就可以被更多人使用。

優(yōu)化設(shè)計

埃利奧特還在設(shè)計的早期階段運(yùn)用JMP。

飛機(jī)的最初設(shè)計完成后，工程師們設(shè)計實驗進(jìn)行多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化(MDO)，以確定設(shè)計變量的最佳組合。他們評估改變飛機(jī)的機(jī)翼的長度或類型對性能，成本或任何其他方面的影響。

埃利奧特使用JMP中先進(jìn)的功能設(shè)計實驗(DOE)對可能的組合因子設(shè)置探索，得到實驗數(shù)據(jù)后在JMP中進(jìn)行分析。圖形刻畫器中可以看到不同的要求下應(yīng)該如何調(diào)整優(yōu)化飛機(jī)的設(shè)定參數(shù)，同時還能觀察到不同設(shè)定參數(shù)間的相互影響。比如為了讓飛機(jī)的續(xù)航能力提高需要限定了飛機(jī)的重量，把重量最小要求輸入JMP，軟件就能在數(shù)百種不同的設(shè)計類型，不同長度，不同角度等因素中找到最佳的設(shè)定。

JMP擬合模型平臺對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

最終，通過JMP的分析平臺得到了飛行器的優(yōu)化設(shè)計。

“更值得一提的是，如果有人回來，說他們想作出一些調(diào)整，也許他們希望它能夠旅行遠(yuǎn)一點(diǎn)。我不需要回去并重新運(yùn)行一切，我只需在JMP的分析結(jié)果中修改約束條件就能得到新的優(yōu)化方案。”

當(dāng)變量特別多的時候，為飛機(jī)的設(shè)計埃利奧特需要從方程中消除影響小的變量。她利用JMP的逐步回歸確定哪些變量是重要的，將其考慮包含在一個設(shè)計參數(shù)方程。

埃利奧特還在繼續(xù)學(xué)習(xí)JMP的新的應(yīng)用。她正在探索軟件的最新增強(qiáng)功能，如圖形生成器拖放的功能、質(zhì)量和可靠性數(shù)據(jù)分析、實驗設(shè)計的有效性評估、交互的模型比較以及創(chuàng)建定制的應(yīng)用等。

埃利奧特說：“JMP幫助我進(jìn)行實驗設(shè)計，并能更有效地利用我的數(shù)據(jù)和時間。”