用任意空间曲线控制的复杂组合曲面数控加工算法研究

提出了一种基于参数曲面三角化的复杂曲面刀具轨迹生成方法。即利用给定的任意空间曲线作为控制边界，构造新的参数曲面，在此简单参数曲面上生成刀具轨迹。离散化复杂组合曲面为若干平面三角片，投影已生成的刀具轨迹到平面三角片上，再考虑加工精度、余量、干涉等，便可得到复杂组合曲面的刀具轨迹。根据该方法还可以获得指定加工区域的刀轨。     

参数曲面的离散求交方法

本文从分片线性逼近的基本思想出发,运用离散细分的手法,讨论了一般参数曲面的求交问题。利用插值逼近的误差估计,给出了一种可根据精度要求,事先确定细分次数的离散求交方法。该方法采用任意三角分划的分片线性逼近,避免了以每个子曲面的四个角点的拟合平面代替原子曲面,保证了分片线性逼近曲面的整体连续性,从而所得交线在逼近和光顺等方面的效果都比采用矩形分划的离散求交方法好。而且该方法可适用于三角域、矩形域或多边形区域上的任何K阶(K≥1)连续可微或者Lipschitz连续的参数曲面,具有较强的通用性,其算法所需的存贮量和计算量都较小,易于在微型计算机上实现。本文给出了一个由DXY-880A绘图机绘制的算法实例的图形。     

曲面三角网格模型参数化

提出了一种新的曲面三角网格模型参数化算法——加权最小二乘离散参数化方法 ( WLSDP)。该算法通过将空间数据点映射到平面凸区域 ,实现曲面三角模型参数化。它是离散保角映射 ( DCM)与离散保积映射( DAM)的线性组合 ,兼有二者的优点 ,如鲁棒性与低变形。用户通过调整该算法中的比例因子 q,可以得到满足不同特定问题要求的参数化结果     

粗糙集中连续属性离散化的一种新方法

提出一种新的间接离散化方法——超曲面法。首先给出了超曲面的定义，证明了超曲面为一个高阶的多项式，且给出了该多项式的总项数；同时证明了超曲面数与最大决策规则数之间的关系。然后提出了应用支持向量机来求取最优超曲面的方法。最后以空军低消耗器材的储存策略为例，说明了超曲面的求解过程。实例仿真结果表明，用支持向量机来求解超曲面，不仅方法简单，而且较容易寻得最优解。结果还表明，文中提出的超曲面间接离散方法能较好地区分决策表中的决策类别，从而获得更为简捷的决策规则。     

参数曲面的拟自适应三角化

提出了一种参数曲面的拟自适应三角化离散算法。该算法通过对曲面的参数域进行预剖分，以及引入曲面上一点处的“最大绝对法曲率”的概念，采用“分而治之”的方法分片对参数曲面的参数域进行三角形网格剖分。该方法基本上可以像“自适应”方法一样，根据曲面的法曲率变化来控制三角化剖分的密度，生成的三角片数量较少，并且可以避免在三维空间产生狭长的三角形、退化三角形与“裂缝”，运行速度明显比自适应方法快。     

激波风洞中三角翼体模型的大攻角气动力测量和局部方法的应用

在激波管风洞中,模型自由飞方法测量了两种不同迎风面三角翼体模型的大攻角气动力。应用局部方法以一种迎风面外形的实验结果为依据,估算了另一迎风面外形的气动特性,结果与实验值吻合较好。另外,本文还进一步估算了航天飞机外形的气动特性,与美国的 CALSPAN 公司48英寸(1.2米)激波风洞中的实验值相比,结果也令人满意。从而表明,局部方法和实验相结合。用于简捷快速估算任意外形的高超声速气动特性是一有效的工程预示方法。     

飞机概念设计中的外形参数化模型的研究

在现代CAD造型技术的支持下．飞机外形的参数化模型可以成为飞机概念设计中总体布局、方案比较、外形设计和总体参数优化设计的重要工具。本文结合NURBS的造型功能和解析函数曲线易于控制的特点，采用外形的控制方程和实体的具体表示各自独立的方法。在ACIS几何造型平台上建立了一套飞机外形的参数化设计模型。本文研究的参数化模型可以把原来飞机外形复杂的画图过程转化为飞机外形的自动化设计过程，从而提高飞机外形设计的可设计性和可计算性。在文中还深入研究了飞机外形的参数化模型在飞机概念设计中的作用和意义。分析了模型在飞机概念设计过程中的数据传递过程，说明本文研究的参数化模型可以进一步促进飞机概念设计中多学科优化设计方法的应用。     

三维弹性边界元分析中面力不连续和1/r积分奇异性问题的处理

本文将文[2]中的方法推广应用于解决三维弹性面积分中1/r的奇异性问题,从数值计算角度,较详细地讨论了消除1/r奇异性的原理。为了取得较高的数值精度及较少的运算时间,本文对高斯点数目的选择原则也作了分析与讨论,提出了一个实用的经验公式。针对三维弹性问题中常见的边界面力不连续问题,提出了一种简单的处理方法,即直接从边界离散化后的边界元方程出发,按力不连续点所处的积分单元分别进行处理。两个典型算例的数值试验结果表明,文中所用的方法是行之有效的。     

正交面齿轮最小内半径分析

面齿轮传动相对于圆柱齿轮传动,其传动的性能好、重量轻、承载能力高,具有良好的经济和技术效益,但面齿轮在内半径处会发生根切现象,限制了面齿轮的应用推广。为了得到精确求解面齿轮最小内半径理论方法,根据正交面齿轮插齿加工过程和齿轮啮合原理,推导出了正交面齿轮的工作齿面方程、过渡曲面方程及根切界限线的曲线方程。通过对根切界限线曲线方程的求解和分析,得出不产生根切的关键点坐标位置,进而得到正交面齿轮最小内半径计算公式。在MATLAB软件中对工作齿面方程、过渡曲面方程及根切界限线方程进行参数离散化,并进行可视化生成和仿真分析,验证本文所述精确求解面齿轮最小内半径理论方法的正确性。     

带进气道的面对称布局战术导弹气动特性工程估算

随着导弹技术的不断发展和非接触式作战样式的出现,需要有一套快速的工程方法来估算带进气道的战术导弹的空气动力性能。针对带有进气道的面对称布局战术导弹,基于大量的研究和实验结果以及工程经验,把进气道视作极小展弦比的部件,建立了进气道法向力与压心计算的简化模型,采用部件组合法发展了一种适用于带有进气道的布局形式、计及非线性影响的战术导弹气动力和动导数工程估算方法及程序,计算结果与实验数据吻合较好。     

基于面积律自动判别的飞机机身外形修形方法

为提高超声速飞机方案修形效率，研究了依据飞机截面积分布曲线分析结果进行飞机截面精细化修形的方法。提出了基于面积律自动判别的截面积曲线分析法，能够依据面积律准则快速对可能增大激波阻力的站位进行自动判别和定位。在此基础上建立了飞机机身几何外形快速辅助修形方法，实现了对超声速飞机方案的待修形位置自动快速分析与定位，并根据截面位置部件分析和截面积曲线变化分析，提供针对截面积的量化调整建议。对一种超声速轰炸机方案进行机身几何外形修形的算例表明，本文提出的方法能够快速识别和定位截面积曲线上拐点、阶跃点、极值点及尖角点等增大激波阻力的位置，根据修形方法调整后的方案阻力系数下降了1.5%，验证了方法的有效性。     

客机总体方案的综合评价方法

从民用飞机的经济性、环保性、舒适性和适应性出发,运用层次分析法建立多级层次结构,形成民机总体方案的综合竞争力评价模型。给出了民机方案各性能指标的量化方法,将设计准则转化为具体的民机性能指标。引入多人评价机制,提高评价模型各层级权重分布的合理性。应用本文方法对两种大型客机总体方案进行了综合评价,结果表明该方法能明确地识别出竞争力较高的设计方案,且评价结果具有合理性。算例表明该综合评价模型可用于民机总体方案的优选。     

跨声速面积律的近场机理研究

面积律过于定性的描述给实际的飞机设计工作带来了一定的困惑和问题，其理论推导采用的小扰动线化假设也不适应未来空气动力学设计越来越精细化的发展方向。针对具有典型高速飞行器外形特征的AGARD-B标模，结合CFD和优化方法，探讨了实现最优减阻效果的机身修形形式，得出了较经典跨声速面积律减阻效果更好的结果，给出了比经典面积律更为细致的减阻修形原则。以此为基础，通过对各部件的减阻贡献情况的分析，通过修形前后机体表面阻力、压强及等压线分布的对比，发现面积律减阻的实质是飞行器外形所造成的相邻部件之间的压力传递而形成的有利干扰。应用这一结论，研究并验证了机身收缩剖面形状对于减阻效果的影响。最后经过不同升力系数条件的对比，证明对于不同升力、不同迎角的飞行条件，面积律减阻的效果是相同的。     

几种载体表面缝隙对雷达目标特性的影响

对在几种载体(平板和杏仁体)上的不同缝隙所引起的目标散射特性影响进行了研究。首先分析了不同载体目标的雷达散射截面特性;以此为对比基准,对含不同类型缝隙的载体目标开展散射特性计算和系列试验测试,从中获得由缝隙所引起的目标特性变化情况,进而分析缝隙对雷达目标特性的影响。结果显示,直槽会引起比直缝更强的散射增幅,锯齿缝相对直缝则具有明显的减缩作用;杏仁体载体能更有效地模拟弯曲表面上的缝隙散射。结果可为飞行器雷达隐身设计提供依据。     

基于多Agent的机身外形优化模型

提出了一个基于多Agent系统的机身外形优化模型,并将其用于飞机概念设计阶段的多学科优化中。该模型继承了多Agent系统的自主、协作等优点,并且结合了机身段和机身剖面的建模方法。提出并定义了不同类型的Agent及其功能,对各类Agent选用了不同的协调方式及协调规则。作为对模型的验证,针对一个战斗机方案多学科优化设计的算例,给出了机身外形中各Agent的协调过程。优化结果表明这一模型在优化过程中能有效地减少机身的优化变量,缩短计算时间。同时,由于各Agent之间的自主协调避免了复杂机身外形在优化中产生扭曲,从而增加了可行解的数量。     

一种求解翼面类斜截面外形的简便方法

从飞机翼面外形设计的角度，利用顺气流截面弦长与任意斜截面弦长的相互关系，导出了一种求解翼面类斜截面外形的简便方法。本方法的优点是，可以方便地给出翼面类任意斜截面外形的相对坐标值。只要算出任意斜截面的弦长，就可以很快地得到对应外形的坐标值，而无需求解复杂的曲面方程。与传统的方法相比较，减少了计算量。这对于求解着于非顺气流方向的翼肋外形来说，尤其显得方便。文中以某型飞机机翼为例，分别用传统方法和简便方法进行计算，得到完全一致的结果。     

磁-光/涡流成像技术的有限元分析

近年来迅速发展的磁－光成像（ＭＯＩ）技术使涡流检测技术得到了新的进展。本文运用磁－光／涡流成像的有限元模型对典型的飞机构件缺陷（如连接飞机表面两个铝层的紧固件下面的裂纹）进行模拟。模拟结果表明，其磁场垂直分量的变化对这种结构来说是相当灵敏的，采用ＭＯＩ技术可以用来探测隐藏在紧固件帽下面的缺陷。     

基于控制分配器的可重构飞行控制系统研究

今天的飞机，使用硬件余度方法无法恢复关键舵面缺损所造成的严重故障。可重构技术利用多舵面的空气动力余度，可以将失效舵面的控制效果分配给别的舵面，消除了故障舵面的影响。本文针对飞机控制舵面／作动器故障，推导出了基于控制分配器概念的可重构飞行控制系统算法，并分析了飞行控制系统结构对飞机气动力余度大小的影响，讨论了重构算法的重构特性。理论分析和仿真验证表明，在控制舵面／作动器产生一定水平故障时，这种方法可以保证飞机满足一定飞行品质的安全飞行。     

高超声速飞行器参数化几何建模方法与外形优化

飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互转换十分便捷。相比现有CAD和二次曲线建模方法,在模型简化和设计变量数量有效控制方面具有优势。升力体和乘波体两种典型布局飞行器的外形建模与应用表明方法简单、有效、适应性强,可以满足飞行器概念设计阶段外形优化的要求。     

用适应性理念指导短程客机概念设计

提出一种适应性设计理念,以应对飞机概念设计中用户需求、竞争环境、先进技术成熟度等不确定性因素。其基本思想是在飞机概念设计中应事先为后继机型应用新技术预留发展空间,以便后继机型能适应新的用户需求和竞争环境。根据适应性设计的理念,对一种短程客机的基本机型及其后继机型进行了概念设计。短程客机基本型采用尾吊布局型式,目的是为后继机型应用新型发动机和先进机翼气动技术预留发展空间。基本机型N1配装齿轮传动涡扇发动机和超临界后掠翼;第二代机型N2-A和N2-B分别采用开式转子发动机或小后掠自然层流机翼技术;第三代机型N3同时采用开式转子发动机和小后掠自然层流机翼技术。基本型与后继机型自然过渡,形成飞机族,具有很好的继承性。对飞机族的评估表明,两种第二代机型的油耗比基本型分别低17%和7%;第三代机型的油耗比基本型低26%。整个客机系列具有很好的可持续发展能力。