CFD技术在飞机和发动机一体化设计中的应用探讨

在运输机型号设计实践中,飞机机体和发动机之间存在着干扰问题,有时会严重影响飞机的气动特性.本文从飞机和发动机一体化设计需求出发,对飞机机体和发动机一体化设计中对CFD技术的应用和需求进行探讨.     

航空发动机气动声学设计的理论、模型和方法

根据对飞机噪声控制技术历史发展演化过程的总结分析，研究了民用航空发动机气动与声学一体化设计的目标、方法、流程、理论模型和发展趋势等。基于对航空发动机气动设计过程的分析，给出了航空发动机气动与声学一体化设计的流程和方法。分别从“发动机总体热力循环设计”“发动机部件通流设计”“发动机部件三维详细设计”等三个流程，介绍了航空发动机声学设计理论和技术国内外的发展情况，详细论述了发动机气动声学设计的理论、模型和方法，分析了目前航空发动机声学设计理论的主要问题及未来的研究重点，并以具体发动机设计实例分析了不同设计阶段航空发动机的气动与声学一体化设计方法思想。     

机动飞机／发动机设计参数的一体化选择

发展了一种机动飞机／发动机设计参数的一体化选择方法和软件。根据机动飞机的飞行任务要求，确定设计目标和约束，其中包括飞机性能约束和发动机部件设计约束，并以此对飞机的主要设计参数和发动机循环参数进行一体化优选。该软件由飞机几何、飞机质量、飞机气动性能、发动机非安装和安装性能、发动机质量和外廓尺寸、飞机性能、优化等模块组成。此软件已应用于已有机动飞机／发动机的改型方案论证和未来高机动飞机／发动机方案的分析研究，本文给出部分计算实例。使用此软件的经验表明，计算结果合理，计算精度和所需时间适合于飞机／发动机系统方案论证和初步设计。     

航空发动机稳态总体气动特性的逆向仿真研究

由于缺乏发动机稳态工作的气动参数数据,飞机/发动机气动一体化设计遇到了困难。为此对某型航空发动机的离散试车数据点进行了多元高次多项式拟合,建立了该型号发动机的稳态特性曲线。在此基础上进行了发动机的总体气动性能逆向仿真研究,建立了该型号发动机进出口气动参数随工况变化的关系曲线,为某型飞机的机体/发动机一体化气动设计提供了依据。      

尾吊布局民机机体和发动机一体化设计对发动机短舱安装位置的设计要求和设计方法

引言 作为一项民用飞机气动研究项目,飞机机体和发动机一体化设计的一个重要组成部分是设计要求和设计方法的研究,本文依据作者在飞机机体和发动机一体化设计计算研究中的体会,结合国外发动机公司在这方面的经验,总结了尾吊布局民机机体和发动机一体化设计要求.     

吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化设计技术研究进展及分类对比分析

为了探索吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化设计技术新理念,按照高超声速飞机和SSTO/TSTO分类对其一体化设计技术主要研究进展进行了对比分析,结果表明:高超声速弹用一体化设计技术采用将进气道直接作为前体的方案较多;高超声速飞机一体化设计技术需重点兼顾宽速域整体气动性能;SSTO/TSTO一体化设计技术则由于火箭发动机的引入在一定程度上改善了其对一体化设计的具体需求;同时,近年来高超声速内/外流"弱干涉"和"无干涉"等新型一体化设计技术已逐渐成为一个重要发展方向。对背负式进气的内/外流"无干涉"一体化和常规腹部进气的前体预压缩内/外流"强干涉"一体化方案开展初步对比,研究表明"无干涉"一体化方案升阻比等气动性能更优,同时整体气动特性对飞行条件变化不敏感,具有更好的宽速域适应性,值得进行深入研究。     

大型客机气动设计综述

中国大型客机研制过程中追求"三减，四性"：减阻、减重、减排，安全性、经济性、舒适性、环保性。中国大型客机采用翼下常规布局形式，放宽静稳定技术，发动机选用CFM公司Leapx-1C发动机，这对气动设计技术在工程适用性上提出了极高的要求。大型客机是中国第1架完全自主知识产权民用飞机，本文综述了其设计过程中采用的先进气动优化设计方法、CFD分析和充分的风洞试验验证，说明了超临界机翼设计、高效增升装置设计、飞机/发动机一体化设计、尾翼设计、翼梢小翼设计和部件精细化减阻设计技术，能实现大型客机的减阻应用设计。研究表明，中国大型客机在气动设计水平和设计方法上取得了一系列的进展和突破，实现了设计具有较强竞争力的先进民用飞机的目标。     

飞/发性能一体化技术在航空发动机设计中的应用

分析了国内外飞/发性能一体化设计技术的发展,中国现处于飞机和发动机双方通过协调确定各自技术状态阶段,尚未开展系统一体化设计。详细阐述了前机身、进气道与发动机在流场、流量及隐身性能,发动机尾喷管与飞机后机身在安装性能、隐身性能,飞机功率提取、环控引气与飞/发性能、稳定性等一体化设计技术的研究内容。详细分析了在航空发动机研制中应用飞/发性能一体化技术的主要关注点,并指出了飞/发一体化设计技术推广应用的方向。     

高超声速飞行器机体/推进一体化设计的启示

机体/推进一体化设计是吸气式高超声速飞行器的关键技术。飞行器的前体和后体既是主要的气动型面,又是发动机进气道的外压缩型面和尾喷管的膨胀型面,一体化设计直接影响飞行器的气动与发动机性能。本文阐述了吸气式高超声速飞行器的主要特点,梳理了飞行器的推阻匹配、升阻比特性、操稳匹配等主要气动设计问题。通过对国外典型高超声速飞行器机体/推进一体化设计技术的综合分析,总结了前体/进气道、后体/尾喷管、边界层强制转捩装置等关键部件的气动设计方法,获得了有意义的启示,可为后续吸气式高超声速技术研究提供重要参考。     

翼身融合民机总体气动技术研究进展与展望

翼身融合（BWB）布局作为下一代亚声速民机主流方案已得到共识，研究步伐正在加快，进入工程应用指日可待。在回顾国内外BWB民机发展历程的基础上，简要阐述了飞翼布局（FW）和BWB布局的差异，明确了BWB概念特征及应用范围。聚焦BWB飞机总体气动设计中的技术挑战和对策，重点论述分析了BWB布局技术瓶颈及设计思想演化，新型结构与重量估算、适航符合性等总体设计问题，气动布局设计原则、高-低速性能协调等气动布局设计问题，飞-发干扰与一体化设计、新型发动机技术应用等飞机-发动机综合集成设计问题，降噪技术及其衍生的设计冲突、考虑噪声指标的总体设计策略等问题。并从技术进展和工程可实现性角度，展望了BWB民机的发展趋势。     

航空涡喷、涡扇发动机强度设计系统

介绍了由发动机强度设计规范及准则、强度设计软件及方法、强度设计数据库及准则库构成的航空涡喷、涡扇发动机强度设计系统。用该系统可进行发动机构件的应力、振动和寿命分析。     

软件设计评判的研究

以软件工程学为基础，从软件设计的三个方面──软件概要设计、软件详细设计手段及软件详细设计出发，通过考察它们在软件设计中的地位和作用以及完成的主要工作，本文研究了对这三个方面的评判，分析了影响评判的主要因素，定义了各因素的影响程度，给出了有关量的取值依据，最后提出了软件设计综合评判的定量模型。     

对工业设计认识的误区

本文就工业设计普及推广工作中遇到的一些认识问题，尤其是对工业设计概念的一些曲解做初步探讨，并分析了相关原因，提出了解决方案。     

定子铁芯叠装的固的可靠性设计探索

从具体讨论定子铁芯叠装的可靠性设计谈起，提出了产品要获得良好的固有可靠性，是由产品总体设计、制造工序设计、工序间相互配合设计综合决定的。     

产品绿色设计研究现状及展望--一般理论及方法

综述了绿色设计的一般理论、方法和应用技术,介绍了公理化、模块化、质量功能配置等方法在绿色设计范畴内的应用,指出绿色设计必须与现有设计方法和并行工程有效融合,才能真正为设计者掌握和利用,发挥应有的作用。     

产品并行设计过程基本要素研究

为了对产品并行设计过程进行有效地管理、规划、协调和控制,建立了产品并行设计过程体系结构,分析了产品并行设计过程的特点,对产品并行设计过程所必需的既完备而又不冗余的W 2H基本要素做了必要的描述,对如何利用这些要素对产品并行设计过程进行跟踪管理进行了分析和研究。     

飞机研发中的精益设计与敏捷管理

本文针对传统飞机设计和研发管理方面存在的问题,提出了精益设计与敏捷管理的观点。首先对精益设计与敏捷管理的内涵和关系进行概述;然后从飞机研制中的物理设计和试验,系统、软件设计和试验,多学科优化设计,产品数据管理,协同设计等方面提出了提高飞机精益设计的主要手段;从战略、组织、技术、管理、文化等方面阐述了提高敏捷管理的主要做法;最后以研究所为例,概要阐述了精益设计与敏捷管理的应用及实施效果。     

Flight dynamics modeling of a small ducted fan aerial vehicle based on parameter identifcation

This paper presents a simple and useful modeling method to acquire a dynamics model of an aerial vehicle containing unknown parameters using mechanism modeling,and then to design different identifcation experiments to identify the parameters based on the sources and features of its unknown parameters.Based on the mathematical model of the aerial vehicle acquired by modeling and identifcation,a design for the structural parameters of the attitude control system is carried out,and the results of the attitude control flaps are verifed by simulation experiments and flight tests of the aerial vehicle.Results of the mathematical simulation and flight tests show that the mathematical model acquired using parameter identifcation is comparatively accurate and of clear mechanics,and can be used as the reference and basis for the structural design.     

在可靠性基础上的结构优化设计

 本文提出了一种在可靠性基础上的结构元件尺寸优化设计方法;并提出了在可靠性基础上、结构的余度理论以及布局优化方面的若干原理、原则、理论与方法。     

建筑消防安全疏散设计方法研究

建筑消防疏散至关重要，直接关系到火灾情况下人员的安全。较为系统地介绍了常用的依据规范的安全疏散设计方法和性能化安全疏散设计方法的基本思想和设计程序，比较分析了两种方法各自的优缺点，对于实际安全疏散设计中合理地选择疏散设计方法具有一定的指导意义。