产品绿色设计方法研究现状及展望--DFX方法研究

可持续制造是实现可持续发展对制造业的必要要求。绿色设计是实施可持续制造的关键技术。国内外有关绿色设计方法的研究取得了重要进展。本论文的上篇对绿色设计的一般理论和方法进行了介绍,本文则对绿色设计中面向可拆卸性的设计、面向回收的设计、面向可维护性的设计等具体技术进行了详细分析,并对全文进行总结,指出了绿色设计理论及其方法的研究方向和发展趋势。     

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。     

数控机床轻量化技术研究进展

随着工业技术的快速发展,对数控机床和生产系统的要求越来越多地聚焦在节能与绿色发展等问题上,这给数控机床开发人员带来了新的挑战。轻量化技术不仅能够节省大量材料,而且还能优化机床结构的性能,为高性能数控机床的研制创造了有利条件。阐述了轻量化技术在数控机床中的应用,讨论了轻量化设计方法对机床绿色循环制造及其可持续发展的影响;着重分析了实现数控机床轻量化设计目标的有效方法及技术手段,并且对轻量化技术在数控机床设计中的发展前景进行了展望,提出一些建议。     

涵道风扇部件耦合设计方法及初步应用

涵道风扇是未来绿色航空动力的重要发展方向,快速、准确的涵道风扇设计方法成为工程领域的迫切需求。在传统的涵道风扇设计方法中,部件间的耦合效应需要建立在完善的三维数值计算或试验数据的基础之上。而本文发展了考虑涵道风扇关键部件耦合效应的设计方法,形成了涵道风扇一体化设计手段,并以此为基础开展了涵道风扇的一体化设计及验证工作。结果表明：相比于简单叠加设计方法,耦合设计使叶片推力设计误差由15%减小到3.5%;采用部件耦合方法设计的带有扩张喷管涵道风扇和等直径喷管涵道风扇的转静叶片推力设计误差满足工程需求,确认了部件耦合的设计方法正确传递了部件间的影响关系;通过试验对设计结果进行了推力校验,试验结果与设计点的总推力误差为1.25%,证明了本文发展的耦合设计方法的准确性。     

绿色制造技术研究

绿色制造过程包括绿色设计和绿色制造设备以及绿色制造的工艺、物料和环境。绿色制造是制造业发展的必由之路,它将使传统的制造业发生巨大的变化,为可持续发展战略提供重要的保证。绿色制造的研究具有非常高的科学价值和广阔的应用前景。     

基于模型的设计综合方法在综合数据管理系统中的应用

本文介绍了 Harmony 的基于模型的设计综合方法,并采用该方法对综合数据管理系统进行设计综合.其设计综合流程包括:架构分析、架构设计和详细架构设计.对每个阶段的活动及其产物进行了描述,并给出了每个阶段在实际系统中的应用结果,最后说明了设计综合阶段完成后应给后续软硬件开发人员的交付物.应用结果表明,该设计综合方法能较好地衔接系统功能分析和软硬件开发阶段,并能基于模型对系统架构进行设计综合及验证,增强了系统设计综合结果的可靠性.     

基于模型的设计综合方法在综合数据管理系统中的应用

本文介绍了Harmony的基于模型的设计综合方法,并采用该方法对综合数据管理系统进行设计综合.其设计综合流程包括:架构分析、架构设计和详细架构设计.对每个阶段的活动及其产物进行了描述,并给出了每个阶段在实际系统中的应用结果,最后说明了设计综合阶段完成后应给后续软硬件开发人员的交付物.应用结果表明,该设计综合方法能较好地衔接系统功能分析和软硬件开发阶段,并能基于模型对系统架构进行设计综合及验证,增强了系统设计综合结果的可靠性.     

乘波飞行器一体化构型设计

为提高高超声速飞行器设计的水平,提出一种结合优化设计和灵敏度分析的新设计策略,并将其应用于高超声速乘波飞行器的二维一体化构型的设计.结合实验设计方法、响应面技术和遗传算法构建了一套改进的优化方法,结合设计参数取值域、正交设计和方差分析发展了一种灵敏度分析方法.在优化设计过程中,通过参数化建模、网格自动生成和CFD求解,应用改进的优化方法对飞行器进行了多点多目标设计,得到了Pareto最优前沿面和优化推荐构型.针对推荐构型,应用灵敏度分析方法进行了非设计状态的性能分析,并基于灵敏度分析结果对推荐构型进行了修形设计.     

线性控制系统设计的一种神经网络方法及其应用

研究一种基于神经网络的线性控制系统的设计方法．该方法以经典的教学理论为基础，摈弃应用神经网络理论设计控制系统时常用的试凑方法．仿真和试验验证了该方法的正确性．     

浅谈工艺设计现代化途径

简要地回顾了工艺设计发展史，分析了工艺设计面临的新挑战和存在的问题，提出了当今需应用现代工业工程的理论和方法变革传统工艺设计的观念和方法，并结合本单位具体情况提出了几点建议。     

浅谈装备的绿色综合保障

简要论述了绿色综合保障的基本概念及内涵。分析和讨论了实现绿色综合保障的几个关键过程:绿色设计、绿色制造、绿色材料选取及绿色维修。     

绿色制造及其关键技术

绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。文中分析了制造业对环境的影响,介绍了绿色制造的概念及内涵,研究了产品从设计、材料选择、生产、包装、使用到废弃处理整个生命周期中的绿色制造关键技术,并以实例说明了绿色制造实施的可行性。     

电气化飞机电力系统智能化设计研究综述

能源危机和环境问题推动了绿色航空的发展,飞机电气化是绿色航空的主要实现手段,已经成为航空技术发展的重要方向。本文介绍了飞机电气化的发展历程,阐述了电气化飞机电力系统的关键技术及其研究现状,分析了先进飞机电力系统设计的关键技术,指出了飞机电力系统综合化、智能化的发展特点。在分析飞机电力系统设计存在的问题的基础上,文章初步提出了电气化飞机电力系统智能化设计平台的理论框架、功能和特点,分析了支撑电力系统智能化设计平台的关键技术,指出了航空智能化设计的研究方向。     

基于改进免疫算法的可拆卸设计的产品模块划分方法

模块化设计能够缩短产品研发周期,提高产品的性能,可拆卸设计将绿色设计思想拓展到产品的全生命周期。综合模块化设计方法和可拆卸设计的思想,提出了可拆卸设计的模块化准则,以可拆卸度、内部聚合度、外部耦合度为优化目标进行模块划分。针对免疫克隆算法在模块划分问题上,最优Pareto解集分布不均匀的问题,改进了一种免疫克隆算法(immune clonal algorithm,ICA),该算法通过删除非支配抗体中较为拥挤的抗体,得到了分布均匀的Pareto解集。利用该算法进行模块划分,得到了模块划分的优化结果,该方法以模块划分为主要目标,同时兼顾了模块零部件之间可拆卸性的复杂程度,最后以飞机起落架为例说明了该方法的可行性和适用性。     

Effects of stability margin and thrust specific fuel consumption constrains on multi-disciplinary optimization for blended-wing-body design

Blended-Wing-Body(BWB) configuration, as an innovative transport concept, has become a worldwide research focus in the field of civil transports development. Relative to the conventional Tube-And-Wing(TAW) configuration, the BWB shows integrated benefits and serves as a most promising candidate for future ‘‘green aviation". The objective of the present work is to figure out the effects of the stability margin and Thrust Specific Fuel Consumption(TSFC) on the BWB design in the framework of Multi-Disciplinary Optimization(MDO). A physically-based platform was promoted to study the effect static stability margin and engine technology level. Low-order physically based models are applied to the evaluation of the weight and the aerodynamic performance. The modules and methods are illustrated in detail, and the validation of the methods shows feasibility and confidence for the conceptual design of BWB aircrafts. In order to find out the relation between planform changes and the selection of stability and engine technology level, two sets of optimizations are conducted separately. The study proves that these two factors have dominant effects towards the optimized BWB designs in both aerodynamic shapes, weight distribution, which needs to be considered during the MDO design process. A balance diagram analysis is applied to find out a reasonable static stability margin range. It can be concluded that a recommended stability margin of a practical BWB commercial aircraft can be half of that of a conventional TAW design.     

翼身融合布局民机高低速协调设计

翼身融合（BWB）布局作为一种创新的布局形式,成为未来民用飞机发展的热点。与传统布局相比,BWB布局具有综合优势,是以安全性、经济性、舒适性和环保性为发展目标的下一代大型民用飞机的理想布局。针对BWB布局低速飞行性能不易满足"绿色航空"发展目标的技术现状,分析当前BWB布局高低速综合设计中出现的问题和面临的挑战,提出了改善低速性能的应对策略。通过总体参数对高低速性能的影响规律研究,分析了影响高低速协调设计的各种因素,指出翼载是影响高低速协调设计的核心参数。基于项目组长期研究工作,提出了综合考虑高低速性能的BWB布局设计要求,建立了高速向低速适当妥协,综合平衡高低速矛盾的设计思想,给出了由三点技术措施构成的高低速协调设计原则。根据本文提出的高低速协调设计思想和设计原则,采用多学科综合优化和气动综合设计方法,进行了概念方案的高低速协调设计,获得了高低速协调、综合性能优异的概念设计方案。CFD分析和风洞试验验证结果表明,协调设计后的概念方案,在保持优异巡航性能的同时,显著提高了低速性能,降低了对增升能力的需求,减小了高升力状态力矩平衡措施的设计压力,达到了保证巡航效率和提升低速性能的协调设计目标。本文提出的高低速协调设计思想和设计原则为提升BWB布局低速性能提供了新的思路和方法,可应用于翼身融合类民机布局研究,并可为其他用途翼身融合类飞机设计提供参考。     

直升机总体设计思路和方法发展分析

直升机总体设计对于型号研制成功与否有着极为重要的影响。随着直升机相关学科以及信息化技术的发展,直升机总体设计亦从传统的原准机设计法、参数统计法等发展到现代的多学科设计优化法。特别是系统工程和并行工程思想以及现代项目管理理念在航空产品研制中的应用,对直升机的总体设计思想产生了重大影响,推动着直升机总体设计向智能化、综合化和系统化方向发展。首先,简要回顾了直升机总体设计技术的发展历程,介绍了传统设计方法和现代设计方法在型号中的应用及其相互之间的差异;然后,重点分析了系统工程和并行工程思想、现代项目管理理念、直升机新构型以及数字化技术对直升机总体设计思想和方法的影响;最后,展望了直升机总体设计方法的未来发展趋势。     

微型飞行器的设计原则和策略

为了探索微型飞行器(MAV)总体设计方法,在简要介绍微型飞行器的概念与技术难点的基础上,笔者根据多年的MAV研究和试验,提出了对微型飞行器设计原则的思考,阐述了研究性和实用性MAV以及固定翼、扑翼和旋翼等不同类型MAV的设计特点。通过MAV设计的矛盾与协调关系、设计方法和优化问题说明了MAV设计的特殊性。最后,展望了微型飞行器设计的发展方向,为微型飞行器总体设计研究提供了参考思路。     

翼身融合布局民机克鲁格襟翼设计

翼身融合（BWB）布局是"绿色航空"发展目标的下一代大型民用飞机的理想布局。由于高度融合的外形特点,BWB布局难以通过应用传统增升装置实现低速增升与配平的协调设计。本文采用开缝钝头克鲁格襟翼提高BWB布局低速失速特性。首先,构建了克鲁格襟翼二维参数化方法,该方法符合克鲁格襟翼运动机构特点,可准确描述几何外形与缝道配置。其次,开展克鲁格襟翼几何参数与偏转角度的影响规律研究,分析流动形态与增升机理,提出设计原则。综合考虑外形、运动机构与遮蔽效应等设计约束,以提高增升能力为目标,开展前缘开缝克鲁格襟翼优化设计。优化设计结果满足设计约束,数值分析表明其增升能力比初始外形与经典缝翼均有明显提高。最终,采用前缘开缝克鲁格襟翼与后缘简单襟翼构建BWB增升构型,数值模拟与风洞试验结果表明,增升方案能够实现升力系数要求,降低了对配平能力的需求,减小了增升装置和高升力配平设计压力。提出的克鲁格襟翼设计方法不仅适用于BWB布局,也为传统布局民机增升装置设计提供了技术支持。