涡轮螺旋桨飞机总体参数和性能统计分析

正在飞机总体设计过程中,为了更好地吸取和继承行业内成熟机型的设计经验,有必要规整化统计和梳理现有飞机的总体参数,并寻求参数与参数之间可能存在的规律。选定飞机的设计参数,是飞机总体设计过程中的最主要工作。本文采用统计分析法选择飞机参数,把统计资料或科学研究实验结果作为原始数据,在此基础上建立分析计算的数学模型,利用计算机反复迭代计算,求解出合理的飞机设计参数[1]。本文按照最大起飞质量级别,将涡轮螺旋     

考虑不确定性的飞机总体参数优化方法

由于在各种设计问题包括飞机概念设计中都存在一定的不确定性,因此在总体参数优化时有必要考虑这种不确定性。以大型客机总体参数优化设计为例,定义了考虑不确定性的飞机总体参数优化问题,该问题与传统飞机总体参数优化的区别是要进行不确定性分析。而不确定性分析的计算量过大,为此提出了一种渐进代理模型方法来解决这一难题。在建立代理模型时,通过连续成批地在设计空间的全局和局部均加入新样本点,不断提高代理模型的全局拟合精度,直至获得满意的代理模型为止。然后在优化过程中使用计算量小的代理模型。大型客机总体参数优化问题中含有5个设计变量,目标函数为起飞重量最轻,并需满足4个性能约束。考虑了不确定性后,不仅使目标值（起飞重量）对总体参数变化的敏感度有所减小,而且满足约束（设计要求）概率显著提高。     

载重飞机总体参数的多目标优化设计方法

利用遗传算法进行了低雷诺数下全机气动布局设计及优化,并制作原理样机以检查设计的可行性及正确性.主要优化对总体外形和飞机性能影响较大的机翼、尾翼的平面形状几何参数以及少数几个机身几何参数;优化目标是巡航段最大升阻比和空机重量.试验结果表明该优化设计方法是十分有效的,可以用来对具有正常布局形式的飞机进行气动外形的优化设计.     

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。     

模糊数学用于飞机总体参数的优化设计

一、引言 飞机总体参数设计是飞机全局性的综合设计,是整个飞机设计工作战略性的一步,它是围绕如何达到使用技术要求这个目标来进行的。使用技术要求对设计飞机的主要性能指标提出了起码的限度值。然而,这一阶段的设计工作是粗略的、不精密的。     

用几何规划的方法研究飞机总体参数的优化设计

寻求一个工程设计中可以接受的、能够满足各种设计约束条件的优化设计途径,一直是飞机设计部门努力追求的目标。由此可见,非线性规划是重要而困难的研究课题。本文用几何规划的方法求解一般的非线性规划问题,利用Duffin公式近似求目标函数和约束条件,经过正定单项式的对数化,将非线性问题线性化,并将之用于飞机整体设计的参数优化选取问题,算例结果表明,符合飞机总体设计阶段对计算的要求,具有一定的理论意义和应用价值。     

螺旋桨飞机俯仰力矩特性改进方法

螺旋桨滑流对飞机各部件的气动干扰造成飞机的俯仰力矩特性恶化,危害飞行安全。开展螺旋桨滑流对螺旋桨飞机俯仰力矩特性的影响机理研究和螺旋桨滑流作用下螺旋桨飞机俯仰力矩特性改进方法研究十分重要。采用动态重叠多块结构网格,通过求解非定常雷诺平均可压缩Navier-Stokes方程,数值模拟了某螺旋桨飞机不同拉力系数下降落构型的绕流流场。结果显示螺旋桨滑流对机翼、平尾的气动干扰是导致飞机俯仰力矩特性恶化的主要原因,改进螺旋桨飞机俯仰力矩特性的关键是改进其平尾的升力特性。以拉力系数等于0.4时的降落构型为优化对象,开展了俯仰力矩特性的改进方法研究,包括降低平尾高度、改变平尾上反角、抬高螺旋桨轴线等方法。研究发现在不增大机翼对平尾整体下洗强度的前提下,减小平尾和螺旋桨轴线的垂向距离,可以明显地改善螺旋桨飞机的俯仰力矩特性。     

确定运输类飞机抖振边界的试飞方法

本文简要介绍了抖振的概念,对抖振边界进行了扼要理论分析,并以Boeing767-200飞机为例,介绍了波音公司确定抖振边界的试飞方法及其选择的试验状态。     

基于CFD 的螺旋桨拉力确定方法

针对螺旋桨拉力确定问题，以某型螺旋桨飞机为研究对象建立3 维实体模型，采用CFD 方法进行数值计算。利用分区拼 接网格对螺旋桨及飞机短舱复杂组合体进行分块处理；在此基础上基于滑移网格方法，采用雷诺平均NS（RANS）湍流模型，针对不 同高度、来流速度及桨叶角进行仿真计算。根据计算结果分析螺旋桨飞机流场特性，并以螺旋桨拉力为重点，总结了螺旋桨工作特 性随飞行Ma 和飞行高度的变化规律。结果表明：螺旋桨拉力随飞行Ma 的增大而减小，随着桨叶角的增大而增大，可为后续涡轮螺 旋桨发动机总净推力的确定方法提供技术支撑。     

基于粒子群算法的飞机总体参数优化

 现有的飞机总体参数优化方法在效率和适应性上存在不足。考虑到粒子群算法是一种基于群智能方法的演化计算技术,它对不同复杂约束条件下的多目标优化问题较常规方法更具简便性和适用性。因此,提出了使用非数值计算的粒子群算法来改进飞机总体参数优化效率。详细研究了粒子群算法在飞机总体参数优化上的应用方法,并着重于3个方面：①以航程、商载和起降距离为优化目标的粒子群算法构建;②粒子群算法中因子的自适应修正方法;③基于粒子群算法的飞机总体参数优化流程。计算结果与文献结果相比具有较好的一致性和合理性,所提出的方法可有效地应用于飞机总体参数优化。     

飞机总体参数与作战效能的关系研究

用计算机辅助飞机设计程序研究了飞机总体参数与作战效能的关系,并在选定的约束条件下对作战效能进行了优化设计和参数敏感性分析。研究表明,如起飞重量一定,则靠飞机性能的改善仅能使作战效能提高２０％～３０％,而装备先进雷达和中程导弹可使作战效能提高１５０％以上。     

接近音速的螺旋桨飞机

最近,美国宇航局和洛克希德公司正在研制一种新型螺旋桨飞机,这种飞机能以现有喷气式客机一样的0.8马赫的速度飞行,而且可节省燃料费20％～30％。据报道,这种涡轮螺旋桨发动机以低噪声、低燃料消耗为目标,该机将于1998年底问世。 众所周知,一般的螺旋桨推进时,随着速度的增加,螺旋桨部分的阻力将变大,因而很难达到0.6马赫以上的飞行速度。     

螺旋桨飞机滑流机理分析

通过对螺旋桨飞机滑流理论的研究,介绍了螺旋桨滑流的研究方法,分析了螺旋桨滑流现象,最后指出了滑流对机翼特性的影响。     

某型螺旋桨拉力确定试飞参数不确定度分配及验证

对依据某型螺旋桨风洞试验数据所建立的螺旋桨拉力计算模型的准确性进行了验证,利用模型开展了参数的敏感性分析工作。针对以往试飞中存在的问题,提出了一种螺旋桨拉力确定试飞参数不确定度分配方法,该方法能够反映不同参数对计算结果的影响程度,并利用蒙特卡洛法对分配方法进行了验证。结果表明,由该分配方法计算所得的拉力计算的不确定度可满足预定要求,分配方法是可靠的。     

巡航导弹总体参数优化方法研究

提出了巡航导弹总体参数优化方法,并建立了用于喷气式巡航导弹总体设计的综合模型及相应的计算机软件。该方法以巡航导弹的发射质量最小为目标,以最大速度、最大稳定盘旋过载、单位剩余功率、最大射程为设计约束,对弹翼面积、弹翼展弦比、弹翼尖削比、弹翼后掠角及弹翼平均相对厚度进行优化。     

飞机战伤备件需求量确定方法

发展了一种飞机战伤备件需求量预测的理论方法。首先分析了飞机基本功能项目的损伤级别,讨论其对飞机存在状态的影响,总结出战伤备件的类型为遭受非致命损伤的飞机基本功能项目。然后,分析飞机存在状态以及对应的备件需求向量,提出飞机一次出动备件的需求概率为飞机基本功能项目损伤且飞机生存的联合概率。最后,运用马尔可夫链法,解决了战伤备件需求概率的计算问题,得到了基于二项分布的战伤备件需求量。算例和结果分析表明该方法合理、可行,对科学地确定飞机战伤备件数量具有指导意义。     

飞机轮胎性能指标确定方法研究

选择轮胎是飞机概念设计阶段必须进行的重要工作之一，能否正确选用不仅关系到飞机的使用安全，而且影响着飞机未来的改进改型和发展。本文简述了轮胎使用载荷的确定方法，提出了轮胎额定载荷、临界速度的估算公式，归纳了轮胎的选用原则和性能指标要求。     

螺旋桨飞机升力失速特性研究

飞机的最大升力系数CLmax直接影响翼载的选取,进而影响飞机的重量和经济性。螺旋桨飞机在带动力条件下CLmax随滑流强度增加而提高,但按照常规理论采用无动力CLmax数据选取的翼载偏小偏保守,没有充分发掘飞机的性能潜力。结合适航规定以及某四发螺旋桨飞机飞行实际情况,提出了一种基于发动机慢车状态确定CLmax的概念,并将飞机带动力CLmax分解为无动力CLmax、螺旋桨拉力、螺旋桨法向力、滑流增升效应等4部分贡献,通过无动力和多天平带动力风洞实验完成了上述分量的模拟、测量和修正。计算表明某四发螺旋桨飞机在发动机慢车失速试飞条件下的滑流强度约为0.1,螺旋桨系统的动力增升作用使不同襟翼构型的CLmax增加8%~9%。该方法获得的CLmax与飞机试飞结果较为吻合,充分挖掘了飞机的低速性能潜力,并为同类螺旋桨飞机设计提供了一定的参考。