飞机加强框的一种结构拓扑优化设计方法

为了能够有效地降低飞机结构承力件的质量,针对飞机骨架,以加强框的概念设计为研究内容,通过对“敏度阈值”概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于加强框的材料布局设计。多个算例中,拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨。由此可以得出3点结论：(1)采用CAD／CAE和拓扑优化相结合用于飞机加强框的初始方案设计是可行的;(2)作者提出的“改进的敏度阈值”拓扑优化算法是有效的;(3)构建一种具有良好操作性的、有别于经验设计的加强框概念设计新方法。     

飞机骨架结构方案的优化设计

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对“敏度阈值“概念的分析,指出其不足,提出了“改进的敏度阈值“概念,并与“约束补偿“策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.由此可以得出3点结论:(1)采用CAD/CAE和拓扑优化相结合用于飞机结构件的初始方案设计是可行的;(2)作者提出的“改进的敏度阈值“拓扑优化算法是有效的;(3)构建一种具有良好操作性的、有别于经验设计的飞机结构件概念设计新方法.     

拓扑优化方法在飞机结构件概念设计中的应用

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对"敏度阈值"概念的分析,指出其不足,提出了"改进的敏度阈值"概念,并与"约束补偿"策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.     

载荷敏度抑制下涡轮盘拓扑优化及结构演化

航空发动机涡轮盘工作时承受的离心载荷是一种典型设计相关载荷,这类问题的变密度结构拓扑优化需要解决低密度单元的材料附属效应和目标函数非单调等求解上的困难。基于变密度拓扑优化模型,运用指数型材料性能近似(EAMP)模型避免材料附属效应并提高收敛速度;构造了一种新的灰度抑制方法减小拓扑结构灰度;提出载荷敏度抑制算法求解设计相关载荷的拓扑优化问题。算例表明算法有效并且灰度单元少、收敛速度快。通过载荷敏度抑制系数讨论,从拓扑优化算法角度揭示了传统单辐板涡轮盘与近年广泛研究的双辐板涡轮盘结构之间的联系及演化规律。     

自动化技术在飞机活动翼面结构方案论证中的应用

为了探讨飞机活动翼面结构布局方法 ,并提供一种基于现代集成设计技术的、具有良好操作性的、用于结构方案论证时的新方法 ,本文采用模块化策略和几种手段相结合的思想作为技术途径 ,具体表现为将CAD、CAE和结构拓扑优化组合使用 ,以UG作为CAD几何造型平台 ,以ANSYS作为CAE建模平台 ,利用作者提出的敏度阀值概念和约束补偿措施构造出一种拓扑优化新算法。以实际飞机型号作为算例 ,优化结果与真实的结构布局形式相比较 ,能够指出传统设计的不足之处 ,这既验证了本文建立的物理模型的合理性 ,又考核了该优化算法的有效性 ,同时 ,也说明了本文提出的“结构布局方法”具有一定的实用性。最后 ,从该方法的良好操作性可以预示出它对未来飞机活动翼面结构设计 ,会具有指导性     

飞机翼面结构概念设计方法研究

旨在探讨新一代飞机翼面结构概念设计方法,并提供一种基于现代集成设计技术的、具有良好操作性的、用于飞机结构方案论证的新方法,本文采用模块化策略和三种手段相结合的思想作为技术途径,体现为将CAD、CAE和结构拓扑优化组合使用,以UG作为几何造型CAD平台,以AN-SYS作为CAE建模平台,利用作者提出的敏度阀值概念和约束补偿措施构造出一种拓扑优化新算法。以实际飞机型号作算例,结合“功能构件”与“非功能构件”概念,使得优化结果与真实的结构布局形式具有很好的一致性,这既验证了本文所建优化模型的合理性,又考核了该优化算法的有效性,也说明了文中提出的“概念设计方法”具有一定的实用性。从该方法的良好操作性可以预示出它对未来飞机翼面结构设计会具有较好的指导作用。     

基于全局敏度方程方法的飞机方案优化设计

针对飞机方案分析模块之间存在耦合关系,从而使方案分析需要迭代求解这一特点,采用全局敏度方程方法计算参数之间的敏度,以克服差分方法所带来的高费用和不精确问题。该方法本身具有递归和并行特点,使得其与数值优化方法结合起来特别适合于像飞机这类复杂的内部耦合系统的优化。给出了该方法与约束变尺度法结合,用于某假想的喷气教练机方案优化的简单算例以及用于某4座公务机方案优化的实例。     

基于拓扑和尺寸优化的翼肋类结构设计研究

开展了以机翼翼肋为模型的布局与尺寸优化设计,在结构优化的过程中,采用两级优化的设计方法。第一级采用拓扑优化,应用变密度法,由此得到了翼肋大致构形及其挖孔位置;第二级采用尺寸优化,将复合形法与NASTRAN的方向法相结合,分别优化出翼肋上杆的截面积和肋板各部分的厚度,两者相互结合,最终完成了翼肋结构的布局优化设计。对普通肋板和优化之后的肋板在性能参数上做了对比研究。结果表明：经过结构优化,结构材料的质量减少约30%（自定义约束条件）,同时,结构自身的刚度,强度等性能参数有很大改进,验证了文中算法在减重方面是可行和有效的。     

基于拓扑优化的飞机垂尾设计

提出改变传统的机翼设计方式,引入拓扑优化的方法对飞机垂尾进行结构优化设计,根据设计要求对其进行模拟仿真,找出最佳传力路径,并根据该路径找出垂尾的最佳结构形式;同时在优化设计过程中,采用了形状优化等对其进行二次优化：对拓扑优化的结果进行完善,得到更合理的材料布局形式,意在将结果推广到三维的实际设计当中,并得到更广泛的应用。     

主动结构刚度设计法在CJ818飞机设计上的应用研究

在飞机结构设计过程中,相对于结构强度设计而言,结构刚度设计的指标通常不太明确,只是一些定性的指标,而结构刚度设计又在飞机设计过程中占有举足轻重的地位,它将关系到飞机研制的成功与否,直接影响到飞机研制的周期、费用和可靠性。主动结构刚度设计法的应用将有效地缩短研制周期、减少研制费用,提高飞机可靠性。从结构刚度设计的角度出发,分析了CJ818飞机结构刚度设计方面的问题和特点,讨论了以往被动的结构刚度设计理念和方法中存在的问题,以实际工程应用为出发点,提出了主动结构刚度设计的结构设计理念和设计方法,给出了大型客机主动结构刚度设计方案的分析过程。     

面向快速设计的典型特征设计系统

介绍了在Pro/E环境下利用其二次开发工具Pro/Toolkit开发的便于进行快速设计的典型特征设计系统--BIT-TFDS,详细说明了系统的体系结构、开发方法以及开发中使用的关键技术.     

概念机中的结构设计与建模研究

飞机结构设计在飞机研制过程中起着关键的作用,在飞机概念设计阶段进行结构概念设计可以使提出的概念设计方案更加完善。论述了飞机结构设计在概念设计阶段的作用和方法,着重研究了按照面向对象方式进行数据组织的计算机辅助飞机概念设计系统中进行飞机结构概念设计的方法与措施,以及在这一系统中建立结构件数值模型的步骤。结合结构材料数据库的实现,最后提出了集成与结构相关的各种数据库并进行分类管理的建议。     

基于模块化设计的工程设计数据管理

在中国航空发动机行业传统工程数据管理模式下，零组件上下层关系惟一确定，但是更改封闭机制始终无法完整地解 决多方案导致的关联更改问题，为此采用模块化设计理念，利用上下层模块之间允许灵活选配的特点，通过判断更改前后的互换性 阻隔更改向上传递问题。基于模块的产品架构采用独立的编码系统进行标识，并根据产品研制特点定义模块层级。在基于模块可选 配的模式下，采用互换性管理明确更改的传递原则及不同方案之间的替换关系；采用有效性管理明确零组件号的使用范围；采用 EBOM 管理实现基于统一产品架构的多方案集成。若由传统模式向可选配模式进行转变，企业需在设计、工艺和BOM 管理上同 步调整。     

多学科设计优化及其在飞机设计中的应用

多学科设计最优化体现了先进飞行器追求整体最优的一种设计思想,是降低全寿命成本的有效途径,是并行工程的重要组成部分,是计算机技术、信息技术和最优化理论迅速发展的产物,对推动技术进步,增强国力具有重大作用。本文介绍了多学科设计优化技术的必要性、多学科设计的核心内容和关键技术以及国外多学科设计的工程应用情况。     

分布式飞行器快速设计平台

该文分析研究了在网络环境下的分布式飞行器快速设计的问题。采用中间件技术构建分布式设计系统,采用CORBA技术构建了飞机快速设计的网络化设计数据库系统模型。系统中的设计模块可以彼此进行信息交流,协调设计参数,共享数据。并以简单实例说明此框架具有使用互操作技术完成不同学科、不同领域的信息交流和协同设计的特点。     

二维协同设计系统的设计与实现

设计并实现了一个二维协同系统2DCoDesign,系统为B/S结构,采用Agent技术,系统中各个部分(如会议服务器,路由器,客户端)都是相互独立的Agent.为满足工程设计需求,系统提供了对DXF格式的图形操作支持以及公差等标注符号和会议纪要的支持,开发了一个分布式的协同设计环境,用于设计人员进行协同设计问题的讨论.     

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、...     

超声速隐身歼轰机概念设计数值模拟

为了提高军用飞机的空战和对面攻击能力,对歼轰机进行总体设计。采用CATIA软件,设计出隐身歼轰机的三维数字样机和武器挂载方案;基于物理光学法和等效电磁流法,采用自编的RCSAnsys软件,数值模拟歼轰机的数字样机在X、S和UHF波段下的RCS特性和强度分布特性;基于湍流模型的k-ε方程和控制理论的N-S方程,采用Fluent软件,数值模拟歼轰机的数字样机所在空气流场的压强和速度分布云图,得出整机的升阻特性。概念设计数值模拟结果表明：内置弹舱的歼轰机前向±30°的RCS均值≤-4.728 dBsm,超声速飞行时歼轰机的升阻比约等于5.6337。     

改装设计/适航审定管理系统设计与开发

针对目前国内航空企业在进行改装设计和适航审定工作时文档管理混乱的问题,介绍了改装设计与适航审定管理系统设计及其文件管理平台,利用VC与SQL Server实现适航规章数据库的管理更新,以及自动生成符合性检查清单等功能。     

多学科设计优化中的设计过程建模及重构技术

根据对多学科设计优化特点的分析,论述了利用基于活动的设计结构矩阵方法对设计过程进行建模的方法,以及在此基础上的设计过程重构技术,并给出示例和验证.最后探讨了这种方法的优点和局限性.