战斗机战术技术要求分析中全机重量计算方法研究

针对战术技术要求分析的主要问题，以飞机全机重量为核心，对全机重量的计算进行了研究，提出了空机重量和燃油重量的计算方法，得出了满意的结果。经过实际型号的验算，证明本文提出的算法，精度较高，方法可行。     

考虑结构重量的机翼平面形状优化方法

采用工程梁理论对机翼结构进行估算,并结合气动力估算公式、飞行性能估算公式,构建了机翼平面形状优化系统。相比使用经验关系式估算重量的传统方法,考虑了短舱、起落架、燃油、自重载荷的影响,相对精确度较高。针对某宽体客机布局,展开考虑气动/结构重量的平面形状优化设计。采用若干几何特征对机翼平面形状进行参数化,通过气动力与结构重量耦合求解的方法,将气动特性与结构重量转化为飞机起飞总重这个设计目标,并使用遗传算法进行寻优。算例结果较原始构型起飞总重减少约174 kg,表明方法对飞机概念设计阶段快速确定机翼平面形状有一定的参考价值。     

大型民用客机起飞重量估算方法

推导了一种在概念设计阶段快速估算大型民用客机起飞重量的方法,针对近年来新型民用飞机的设计数据对计算公式的系数进行了重新修正,从而更加准确估算未来民用客机设计起飞重量。对该方法的收敛性以及解的存在性进行了分析。以中国将进行研制的干线民用客机为例,对该计算方法的有效性进行了实际的计算验证,分析了起飞重量的合理取值范围。其计算方法以及计算结果对中国未来干线民用客机的设计具有直接参考价值。     

螺旋桨类飞机总体参数确定方法

飞机装载和机组人员重量确定以后,利用空机重量比例和燃油系数可估算出飞机最大起飞重量。飞行性能指标确定以后,翼载和功重比存在一定的函数关系,利用函数关系确定翼载和功重比的范围。本文重点研究最大起飞重量确定方法,同时,利用Matlab编程分析翼载和功重比对性能的影响规律,最终快速确定翼载和功重比,通过算例验证该方法可行。     

基于重量的直升机目标成本估算方法研究

利用美国20余种直升机型号的技术成本数据,采用偏最小二乘法建立了基于空机重量的直升机部件/系统级单机成本估算模型.使用相关修正系数后,经验证该模型可以用于国内直升机部件/系统级单机成本的快速估算.     

固旋翼垂直起降混电飞行器推进系统设计

油电混电技术通过对二次能源系统的优化,不但可以提高能源的利用效率,还具有电推进独有的尺寸独立性优势,可以将多个螺旋桨分布式布局而无显著的效率和重量变化,在通用航空技术发展中具有极大的潜力和优势。基于固旋翼飞行器的顶层设计要求以及初始最大起飞重量的估计值,通过性能约束构造混电系统设计区间,先后得到固定翼模式动力系统和旋翼模式动力系统的初始设计参数,结合具体的飞行任务计算出电池和燃油的重量。经过多次迭代计算,并对每一次迭代获得的推进系统参数进行能量运行检验,最终确定推进系统的设计参数,包括混电系统及其各分系统重量、电池和燃油重量等。此外,在推进系统设计区间内,以功率混合度为调节变量,分析了最小化飞行器最大飞行重量(MTOM)和最小燃油消耗2种优化目标的设计差别,为不同应用场景的混电飞行器设计提供依据。最后通过对比分析,验证了设计方法的有效性。     

大中型民用飞机起飞总重估算方法研究

推导了基于发动机推力估算起飞总重和基于旅客座位数估算起飞总重的公式。通过多种大中型喷气式民用客机相关参数的统计值,建立起飞总重对相关参数的多元回归分析模型,通过显著性检验,说明模型是有效的,并据此建立了新的起飞总重估算公式。通过算例结果分析表明,新的起飞总重估算公式具有很高精度。在新机的方案设计阶段若能给定此公式所需的相关参数,可以计算得到相对合理的设计起飞总重值。     

垂直发射巡弋飞行器总体设计方法研究

垂直发射巡弋飞行器采用由固体火箭发动机与涡喷发动机组合而成的动力系统,飞行器与动力系统一体化设计更为复杂。本文提出双质量迭代算法,通过装药质量与燃油质量的迭代计算实现垂直发射巡弋飞行器总体参数初步设计,对飞行器与动力系统的一体化设计问题进行研究,基于典型任务剖面分析了关键设计参数对于飞行器总体性能的影响规律。结果表明,飞发集成引起的涡喷发动机推力损失系数和固体火箭发动机推重比均会对飞行器总体性能产生重要影响,当推力损失系数在0.2以下时,该系数每提高0.05,起飞质量增大约3%,涡喷发动机的最大推力指标提高约5%。在总体方案设计时应尽可能降低涡喷发动机推力损失系数,并将固体火箭发动机推重比控制在4～8的范围内。     

初始重量评估

对新飞机设计方案设计时，在产生第一个三面图前，必须对最大起飞重量（ＭＴＯＷ）进行评估。设计队的其它成员也许会胜任这一工作，但我建议重量工程师评估初始ＭＴＯＷ这一杰出工作。至少，重量工程师有助于它们的经验来解决问题，该文给出了评估初始ＭＴＯＷ的方法，提供了估算飞机重量效益的改进方法，它和空重与总重之比的方法比较起来更为合理，采用该方法可快速检查更详细的分析和一阶比较评估，最后，采用该方法估算重量增长     

直升机系统及部件重量估算的一种新方法

在直升机初步设计阶段,先进技术的引入,一方面大大提高了直升机设计水平,但另一方面也给直升机各系统及部件的重量估算带来了新的问题。本文对美国陆军航空规范委员会(AVSCOM)R.A.Shine所写的《新技术对未来直升机重量的影响》一文中提到的重量估算方程进行了分析研究,并以直x型机重量数据为例对其了进行验算。     

地效飞机着水冲击载荷理论计算与试验

针对地效（WIG）飞机遭受冲击最为严重的状态--对称断阶着水情况,对影响冲击的各个因素进行了比较分析,在作了一些基本假设后,采用船舶运动中常用的切片理论思想,结合Von Karman水动力学分析的动量概念及Wagner的附连水质量公式,提出了一种理论计算方法。同时,还将理论计算结果与试验结果进行了比对分析。计算值与试验值的比较结果说明,理论计算在较大程度上是可信的,可作为结构设计外载荷确定的参考。     

基于Matlab/Simulink的离子推力器输入参数设计模型研究

离子推力器的输入参数设计直接决定其工作性能以及寿命,为了有效降低在前期设计阶段,由于输入参数设计缺陷导致的输出性能和预估寿命不一致性,以及后期优化改进所带来的风险及高昂成本,根据离子推力器工作过程的宏观描述以及寿命理论预估方法,基于Matlab/Simulink建立起离子推力器输入参数设计模型,实现了根据推力、比冲、效率等设计指标完成输入参数计算以及寿命预估的目的。结果显示:以30cm离子推力器为例,根据参数设计模型得到5kW额定工况下的关键输入参数与目前实际输入参数的比对误差均在5%以内,而模型得到的关键指标参数与冷启动试验测试值的比对误差同样在5%以内,3600h后的加速栅孔径刻蚀计算结果与试验结果比对误差在10%以内,证明了离子推力器输入参数设计模型的合理性,输入参数设计模型可用于后续同类型离子推力器的早期输入参数确定以及设计指标匹配性评价。     

基于综合设计的涡轴发动机热力循环方案研究

为了对比研究不同热力循环参数的涡轴发动机方案,建立集总体性能设计、尺寸流路设计、部件初步气动设计和重量估算的总体/部件为一体的综合设计模型,利用部件效率/气动负荷耦合设计和涡轮冷气量计算模型,实现发动机总体/部件的耦合设计。结果表明:在现有的设计技术水平下,低压比方案、高涡轮进口总温方案以及低压比和高涡轮进口总温的组合方案各具优势;高热力参数方案的设计必须以技术的进步为前提;未来涡轴发动机的总体设计将会沿着高热力循环参数和低热力循环参数两种方向发展。     

Low cost satellite ground control facility design

A design approach common to the areas of satellite operations command and control, tracking, subsystem analysis, system planning and scheduling, orbit determination and maintenance, and data routing and control is discussed. Specific satellite mission applications and operations are isolated from the remainder of the design to allow application to a broad variety of satellite systems. Discussions of specific satellite missions are limited to the context of understanding the general magnitude and scope of what a ground control facility is required to support. By isolating the common satellite operational functions, a low cost generic approach that allows for phased implementation of system changes with minimal impact to on-orbit assets and mission performance is developed. The goals of this approach are to provide the capability for growth, maintainability, and operability of the satellite system. A brief discussion of satellite systems followed by the introduction of the general function of any satellite control facility sets the stage for the overall design approach. The factors that define the design along with the key design features are presented, with a discussion of each product available in each functional area     

联翼布局传感器飞机多目标优化设计

针对联翼布局传感器飞机的任务需求特点,建立了专用于该类无人机的能够综合考虑气动、结构和雷达性能的多目标优化设计模型。利用改进的类函数/形函数参数化方法完成整机外形进行参数化,利用风洞试验进行了气动分析模型的验证,基于工程梁理论搭建了联翼布局结构重量估算模型。在雷达距离方程的基础上,建立了机翼内部雷达天线性能估算的数学模型。利用该模型,能够在优化过程中考虑到内置机载预警天线安装位置和性能评估对翼型选择、结构重量和气动特性的影响,最终得到全局最优设计。对某方案的优化结果表明,相较于优化前,多目标优化结果能够明显提升整机升阻比和前后视雷达探测范围,同时减轻结构重量。优化结果和敏感性分析表明了该多目标优化模型的可行性和必要性。     

一种电动飞机概念方案的参数设计方法

为了准确地进行电动飞机概念方案的设计评估,从其自身特征出发,结合任务需求和不同飞行阶段的能耗分析,建立了全机总质量评估模块;为了完成方程的封闭和满足必要的飞行性能约束,建立了参数矩阵图模块;搭建的设计系统可以有效评估起飞总质量、翼载荷、功率载荷和翼展等总体参数。基于该系统,对国内外三款电动飞机进行设计和对比分析:不同机型下,程序所得的各项质量、翼面积、展长和翼载荷等均与实际数据相近;各项数据对比的绝对数值差异反映出对于任务的模拟和能耗在合理范围之内,且其相对误差对于初级设计阶段的总体参数评估而言,也是可以接受的。这些研究结果不仅验证了本文设计方法的正确性和可行性,还表明了该方法可为电动飞机初步的参数选定和性能评估提供重要的设计支撑。      

基于技术参数评估的涡扇发动机总体性能设计分析

为了充分掌握各代涡扇发动机技术参数水平及其发展趋势,统计包括现役型号在内的15台2～4代涡扇发动机的总体性能参数、循环参数和部件参数,采用考虑涡轮冷却的总体性能计算和重量预测相结合的发动机技术参数综合评估模型并利用计算程序绘制趋势曲线,评估技术参数的发展趋势,结果表明技术参数逐年改善的趋势是比较稳定的,并用曲线趋势外推法取得下一代关键参数的定量数据。在此基础上探索下一代高推重比涡扇发动机可能的总体性能方案,为下一代先进涡扇发动机的预研和设计提供参考。     

基于三维参数化模型构建的飞机重量重心快速估算方法

 针对飞机总体设计阶段重量重心(c.g.)估算的专业要求、设计方案反复调整的特点,提出了基于三维参数化建模的重量重心快速估算方法,从而实现后续的快速参数化调整。基于该方法的分析流程,通过分析飞机外形建模和结构、系统重量建模的工作对象和专业逻辑,对各个重量组成及其建模过程进行了参数化描述和流程定义,用于指导完成整个设计分析系统的开发实现。最后,通过算例演示了基于三维参数化建模进行重量重心快速估算的步骤。