基于多学科设计优化技术的飞机概念设计软件平台

为提高飞机总体设计水平,缩短设计周期,基于多学科设计优化理论,采用数字化模型技术和变复杂度建模技术,采用产品数据管理思想,设计并实现了飞机概念设计软件平台.阐述了软件平台的设计思想、系统组成和基本流程,分析了所解决的关键技术问题.并以干线机概念设计作为应用对象,进行了软件平台的验证,结果验证了软件平台对飞机概念设计支持的有效性和可行性.     

简单生活

生活越来越累,告别那些复杂的程序和步骤,以简单代替浮于现象表面的复杂,生活,要做减法。     

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。     

一种临近空间高升阻比滑翔飞行器概念设计

以常规临近空间滑翔飞行器为背景,完成了一种新的临近空间高升阻比滑翔飞行器的气动布局概念设计.首先简要介绍了飞行器的布局形式和操纵舵面配置方式,初步确定了飞行器的基本总体参数;再利用气动力快速计算方法完成了飞行器气动力的计算;在此基础上,详细分析了其纵向和横侧向稳定性与操纵特性;最后,完成了飞行器3 000 km常规射程的滑翔弹道设计和仿真.仿真结果表明,所设计的临近空间高升阻比滑翔飞行器满足热流、动压等多种约束要求,具有一定的工程应用价值.     

CPC环境下产品概念设计集成知识模型的研究

在概念设计阶段,为了加强对设计供应链的重视和全面的知识表达,将软件组件技术应用于概念设计,建立了概念设计的集成知识模型.以此为基础,研究了CPC(Collaborative Product Commerce)环境下概念设计的技术路线和实现方法,并基于CPC环境开发了一个计算机辅助概念设计(CACD)原型系统.     

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。     

概念设计阶段起落架接地点设计

针对现代民用飞机设计特点,尤其是某些新技术的应用和飞机系列化发展的需求,在充分吸收和借鉴传统飞机概念设计阶段起落架设计方法的基础上,从工程应用角度出发,总结并提出一套现代民用飞机概念设计阶段起落架接地点设计流程及方法。同时,按照设计流程将影响起落架接地点设计的限制因素划分为适航安全、性能、结构、空间布置、运营等影响因素,明晰各限制因素对设计产生的影响。     

概念设计时影响涡轮转子叶片强度的关键因素

基于总体结构参数对后期详细设计的重要性这一事实,探讨了航空发动机叶片概念设计中可能出现的强度问题,研究了涡轮叶片的 AN2值、轮缘切线速度、叶片稠度和材料性能等重要设计参数对强度和寿命的影响.结果表明:目前先进民用大涵道比涡扇发动机的 AN2值在25m2·(r/min)2以内,轮缘切线速度应当使得涡轮盘的形状因子控制在2以内,叶片稠度则应满足叶片能被榫连结构包容的要求,材料蠕变和低循环疲劳性能的限制要求高压涡轮叶片根部平均应力控制在250MPa左右.这些结果将为先进航空发动机和燃气轮机涡轮叶片的设计提供重要的参考依据.      

大型客机的多学科优化设计

飞机概念设计需平衡多学科间的矛盾,在多学科优化设计方法的气动学科中应用涡格法在Trefftz平面得到诱导阻力,采用工程估算方法得到摩阻、波阻和干扰阻力;重量学科将机翼简化为盒式结构来分析机翼蒙皮承受弯曲力矩所需要的厚度及重量,按常规设计方法,计算了起飞总重;还考虑航程、最大升力等性能学科的约束。优化方法采用遗传算法。以起飞总重为最小作为优化目标,建立了大型客机多学科优化概念设计框架和优化设计的软件。还以波音747飞机为算例进行了优化设计计算分析,验证了这一设计方法在飞机概念设计中的有效性。     

应用6σ质量控制方法的空射巡航导弹概念设计

将6σ质量控制理论用于空射巡航导弹的概念设计中,按照多学科设计优化的理论建立了涉及结构外形、质量、动力、弹道和气动5个子学科的空射巡航导弹概念模型,对该模型进行了多学科设计优化和6σ稳健性优化,对比了二者的输出响应。应用6σ质量控制方法后,未达到质量控制约束的射程和最大飞行速度均改善到了6σ水平,从而得到了稳健的系统方案。稳健方案在1 000次蒙特卡洛系统仿真中,射程和最大飞行速度约束可靠概率均为100%。在设计参数波动5%的情况下,稳健方案射程的波动幅度比最优方案减小了61%,最大飞行速度波动幅度减小了57%。研究表明,应该在国防产品设计阶段尽可能早的应用质量控制方法,而不是单纯追求系统某些性能的最优化。6σ质量控制方法是一种提高产品可靠性和性能稳定性的有效方法,在现代产品设计中具有很大的推广和应用价值。