大型客机机身结构设计中自动化装配技术的应用研究

目前,大型客机(C919飞机)已经通过初步设计评审,进入详细设计阶段,飞机总体设计要求以及结构初步设计方案已经确定,其中大型客机总体设计目标中有关结构设计方面的技术总要求主要包括以下内容.     

作战飞机总体设计方案的灰色关联投影评价

给出了作战飞机总体设计方案的评价指标,采用层次分析法赋给每个指标不同的权重,并提出了一种基于灰色关联投影法的作战飞机总体设计方案评价方法。该方法采用灰色关联理论建立各总体设计方案对评价指标集的加权灰色关联判断矩阵,然后利用矢量投影原理计算各设计方案相对理想方案的灰色关联投影值,以灰色关联投影值的大小来评价设计方案的优劣。     

基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计

针对飞机总体优化设计中存在目标函数与变量之间没有显式关系式等问题,在建立包含推进、气动、性能及重量四个学科的飞机总体设计模型的基础上,采用遗传算法、模式搜索法和Powell法结合的多方法协作优化策略实现了飞机总体参数的优化;并对优化方案进行参数灵敏度分析,优化后飞机正常起飞总重较优化前降低11.6%,优化效果显著.分析结果表明了基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计的有效性.     

螺旋桨气动参数与飞机综合设计技术

螺旋桨推进具备较高的推进效率和广泛的通用性。由于桨盘面积大、滑流范围广,螺旋桨与载机间的空气动力耦合关系更加紧密,需要将螺旋桨与飞机进行综合设计,迭代获取优化设计方案,从而最大化保证飞机的高性能和经济性。本文首先介绍了飞机总体设计对螺旋桨气动设计参数的影响,以及螺旋桨多目标优化综合设计的手段;然后,简述了螺旋桨布局选型对飞机总体设计的影响,介绍了共轴对转螺旋桨设计和分布式推进螺旋桨设计两种新形态的螺旋桨设计构型;最后,讨论了螺旋桨设计手段的发展,以及CFD方法在螺旋桨-飞机综合设计中的应用。本文可为螺旋桨飞机的相关总体设计和气动优化提供参考。     

作战飞机总体设计评价准则和评估方法研究

 空中力量是高技术局部战争取胜的决定性因素,作战飞机是空军最关键的武器装备。基于现代武器装备的作战能力、可靠性、维修性、保障性、安全性、生存力、适应性等性能标准和作战飞机的寿命周期费用,考虑用户要求和工程设计专家意见,建立了作战飞机总体设计的综合评价准则。给出了评价准则的计算公式和作战飞机总体设计的评估方法。     

基于虚拟样机的飞机总体设计环境的体系研究

提出了综合集成飞机总体设计过程中所使用的不同学科专业的各种设计分析工具、创建基于分布式技术的网络化飞机总体设计工作环境、利用虚拟样机进行飞机总体设计的概念。定义了应用于飞机总体设计过程中的虚拟样机的概念,并分析了它与数字样机、CIMS等概念之间的区别和联系。以此为基础确立了飞机总体虚拟样机设计环境的分布式系统体系,设计了系统的逻辑结构和框架,规划了设计环境中的工作流与数据流,完成了各种相关技术在系统开发中所处层次地位的分解,提出了利用智能体/代理进行飞机设计工具集成的途径,分析了基于虚拟样机的飞机总体设计模式。最终构建了设计环境的原型系统,实现其正常运转。     

开放式飞机总体设计环境的原型研究

 为综合集成飞机总体设计过程中所使用的各种设计分析工具以更大程度地发掘软件资源的技术价值、提高设计质量和设计效率,提出了采用开放式系统进行资源整合的方法。分析了飞机总体设计中软件应用所存在的问题及典型集成系统发展现状,定义了飞机总体设计中的模块、组件、子系统等功能实体单元及开放式系统架构的概念,并以此为基础设计了包含资源层、中间层、应用层和协同层4个层次的系统软件架构以及构建于网络之上的系统硬件架构体系。规划了系统集成与数据传输逻辑,提出了采用智能体进行飞机总体设计分析工具集成的途径,完成了包括组件自定义开发、方案设计和任务管理在内的各子系统构建逻辑并实现其正常运转。最后给出了基于系统开放式架构所形成的战斗飞机总体设计环境以说明系统集成的可行性及应用前景。     

参数化大型客机方案实例库研究

 为充分利用和借鉴已有的大型客机方案实例信息,建立了参数化大型客机方案实例库,并在一个开放式飞机总体设计环境中完成了方案实例三维建模和相关参数入库,提出了面向对象的参数化实例方法。在此基础上实现了对实例库中客机参数的管理、参数分析,并通过初始布局方案的模块化设计,为总体设计阶段新方案的快速设计及初步分析奠定了一定的基础。最后通过应用示例说明了实例库在总体设计阶段的运用。     

飞机总体设计中基于参数的类翼面部件快速统一建模

 在面向对象技术的基础上 ,针对飞机部件自身的特点提出一套基于参数的飞机类翼面部件快速统一建模方法 ,以满足飞机总体设计过程中对建模的需求。该方法通过基准平面统一了所有类翼面部件的描述参数 ,使用很少的参数个数唯一精确地确定了部件的外形。统一参数的使用使多学科、多专业之间共享同一模型空间内的设计模型更为方便 ,综合设计的结果更具有准确性和可信性。从而提高飞机总体设计的质量和效率。     

高空长航时太阳能无人机总体设计要点分析

高空长航时（HALE）太阳能无人机（UAV）的基本工作原理与常规动力飞机相比有显著的区别,体现在飞机总体设计方法上有其独到之处,方案设计中还需要对一些关键技术细节进行认真权衡。阐述了高空长航时太阳能无人机总体设计中遵循的重量不变和能量平衡原则的机理,同时从太阳能无人机巡航平飞功率需求、布局形式选取、飞行剖面优化和临近空间使用环境影响等方面出发,研究了太阳能无人机总体设计中的若干注意事项,主要结论可用于高空长航时太阳能无人机总体设计和方案优化。     

军用飞机总体方案的可承受性分析

为了研究飞机设计中的不确定性因素对总体方案优劣的影响,对飞机设计中不确定因素的存在根源进行了分析;介绍了不同不确定性因素的相应处理方法,包括概率论、变复杂度理论等;以此为基础,提出了面向可承受性的飞机总体方案评估方法;采用该总体方案评估方法,对某军用飞机及其改型的可承受性进行了分析;通过计算可知,在改型飞机上加装新型空空导弹可使改型飞机的可承受性优于原型机;结果表明,该方法可以应用于飞机总体方案的有效评估和合理改进中。     

从酝酿到决策——民用飞机预发展阶段工作分析

对比军机和民机项目研制目标的差异，指出民机项目的最终目标是追求商业成功。通过对民机项目各阶段投入比例的对比，强调了预发展阶段有奠定项目基调、指明发展方向和降低研制风险的作用,明确了预发展阶段工作的两大任务是飞机定义和概念方案迭代、优化,并对预发展阶段的工作内容进行划分，将其分为市场分析与飞机定义、可行性研究及初步设计三部分内容，阐述了各部分的承接关系、内部工作流程与做法。指出市场分析与飞机定义部分的输出成果是以飞机定义文件呈现，并由飞机定义评审会确定；可行性研究部分的重点是方案的展开和迭代，其中市场验证是方案优选的重要参考依据；初步设计部分要持续关注市场验证与技术环境研究工作。最后总结了民用飞机预发展阶段工作的市场指向性、科学性和相关投入的必要性。     

一种新的民用飞机维修性分配方法

在民用飞机维修性设计中，维修性指标分配是一个重要环节。合理的分配维修性指标，可以使民机各系统在设计过程中省钱省力。在民机初步设计阶段，针对维修分配输入不足，首先利用层次分析法对维修性分配因素进行筛选，再运用模糊数学理论中的综合评判方法，综合考虑多方面的模糊因素，提出了基于设计特性模糊综合的维修性分配模型。最后，结合工程实例利用该方法对维修性指标进行了分配应用，结果表明该方法可用来指导民用飞机各系统的维修性设计工作，达到了维修性分配目的。     

基于DATCOM的飞机初步设计

为减少飞机设计过程中的不必要的硬件更改，提出了飞机初步设计阶段基于模型的设计思路。通过一个1/4风笛手J-3幼兽无人机的实例，说明如何通过DATCOM优化一个飞机结构设计、计算出气动特性，并提前分析所选择特定结构外形的飞机起飞着陆等性能，以提前预估所设计的飞机是否能够满足或基本满足设计要求。分析表明，基于模型的设计过程能够在一种快速可重复的模式下进行，能够很好控制飞机设计过程中的成本。     

基于参数化有限元方法的机翼重量预测

为飞机总体设计阶段提供一种快速而较精确的机翼重量预测方法。该方法是将参数化几何建模和参数化有限元建模方法相结合,快速地建立机翼结构有限元模型。通过应用CATIA二次开发技术,实现机翼结构布置模型的自动生成;通过运用PATRAN的PCL语言,实现结构有限元模型的自动生成;通过应用优化方法,确定出结构尺寸,进而计算出机翼重量。算例表明,本方法可快速地分析不同结构布置方案和不同材料方案的机翼重量,适用于飞机总体方案设计阶段机翼重量计算。     

喷气客机重量、性能和经济性综合评估方法研究

利用现役喷气客机的技术和价格数据,建立了飞机客座数和设计航程要求与飞机最大起飞重量、使用空重、任务用油、飞机售价和直接运行成本之间的函数关系。通过对典型窄体机A320的分析,表明该计算模型具有较高的计算精度,适用于喷气客机初步设计阶段的技术经济方案的快速评估和竞争分析。     

详细初步设计阶段使用与维修保障同步设计方法研究

从工程应用角度基于IPT工作模式,建立详细初步设计阶段以电子样机、虚拟仿真技术等为手段,同步开展使用与维修保障设计分析的流程和方法。以某型飞机舵机A为实例,对建立的方法进行应用,实践表明,建立的方法适用、有效、符合工程实际。该方法的建立,将对详细初步设计阶段一级IPT成员同步开展使用与维修保障设计、分析工作提供有力的技术支撑,对提高军用飞机使用与维修保障设计水平具有重要意义。     

飞机结构初步设计优化中的损伤容限优化方法研究

本文提出并研究了一种在飞机初步设计阶段考虑损伤容限要求优化设计的方法.首先,通过许用应力形式来体现并表征损伤容限设计要求,作为一类新的设计约束,用于初步设计阶段的结构优化设计.然后,通过Global/local分析,在整体优化设计中考虑局部疲劳需求;根据疲劳寿命要求,用裂纹扩展分析程序AFGROW确定了一个新的强度准则...     

飞机总体优化设计的新进展

回顾飞机总体优化设计的传统方法 ,介绍多学科优化方法在飞机设计中的应用状况和最新发展。重点讨论为解决设计变量过多和计算耗费太大问题提出的试验设计和响应面近似法以及带不确定性多学科优化的鲁棒设计方法。提出飞机总体优化设计的一些关键研究领域 :气动—结构、气动—隐身、结构—主动控制等 ,最后展望多学科优化在飞机总体设计中的应用前景     

多学科设计优化在非常规布局飞机总体设计中的应用

以飞翼布局飞机总体设计为例,展示如何将多学科设计优化(MDO)方法有效地应用于非常规布局飞机总体设计.基于二级优化方法,提出一种飞机总体MDO实施流程.该流程包括系统级优化、子系统级优化(或评估)和多学科模型生成器3个部分.系统级优化的任务是优化全局设计变量,使系统目标最优.子系统级优化涉及的学科包括气动、隐身、结构、...