客机概念设计中主要参数初估的计算工具

主要总体参数的初估是客机概念阶段的一项重要工作。本文目的是为客机概念设计开发一个总体参数的初估工具。通过文献分析和理论推导,总结出一种初步确定客机主要总体参数的方法。该方法只需输入商载、航程、飞行性能要求,以及较少的预估参数,就可计算出翼载、推重比和重量特性。根据该方法,应用MATLAB编程技术开发了一个具有良好用户界面的计算工具。算例验证表明,由该计算工具确定出的总体主要参数与参考机型基本一致。     

民用飞机商载航程图解析方程的建立及应用

民用飞机的商载航程能力满足市场需求对民用飞机的成功至关重要,航程能力设计指标是否合理需要在方案初期结合市场特征进行全面的评估。通过推导商载航程图边界线的解析方程,建立了飞机总体参数与商载航程图的关系,构建了一种通过设计指标中的标准商载、设计航程以及特征重量参数即可快速准确求解出飞机商载航程图的方法。使得在性能计算输入参数有限的方案初期,仅通过基本的设计指标就能反映较为全面的商载航程能力,可应用于方案阶段基于市场需求的方案快速迭代,优化飞机设计指标。     

MDO环境下的BWB气动模型及在概念设计中的应用

提出了MDO环境下分析亚音速BWB布局的气动模型建立途径,以升力面理论为基础,修正型阻、波阻与涡升力的影响,来分析非常规布局的气动特性,实现了比传统概念设计方法更高的分析精度和比CFD快得多的计算速度。通过与大展弦比平直机翼和小展弦比三角翼实验数据的对比,验证了分析模型的有效性;并将其应用于一个亚音速BWB布局的概念设计优化过程,实现了基本的气动／结构一体化设计。可靠的分析模型的建立将成为BWB布局飞机多学科设计优化的坚实基础。     

基于虚拟样机的飞机总体设计环境的体系研究

提出了综合集成飞机总体设计过程中所使用的不同学科专业的各种设计分析工具、创建基于分布式技术的网络化飞机总体设计工作环境、利用虚拟样机进行飞机总体设计的概念。定义了应用于飞机总体设计过程中的虚拟样机的概念,并分析了它与数字样机、CIMS等概念之间的区别和联系。以此为基础确立了飞机总体虚拟样机设计环境的分布式系统体系,设计了系统的逻辑结构和框架,规划了设计环境中的工作流与数据流,完成了各种相关技术在系统开发中所处层次地位的分解,提出了利用智能体/代理进行飞机设计工具集成的途径,分析了基于虚拟样机的飞机总体设计模式。最终构建了设计环境的原型系统,实现其正常运转。     

旋翼/机翼转换式高速直升机RD15方案设计

首先对目前各种类型的高速直升机方案和提高前飞速度的新技术进行了综合比较和分析,在此基础上提出了一种旋翼/机翼转换式高速方案。然后,设计了高速直升机RD15的总体方案和直升机/飞机模式的转换过程。在该方案中,升力系统由盘翼和可收缩的桨叶组成;悬停和低速前飞时的控制采用单片桨叶控制技术;尾部采用矢量推力的涵道螺桨,不仅在悬停时提供方向控制,而且在飞机模式时提供高速前飞的推力和多种控制。最后,对此方案旋翼系统的气动特性和关键技术——直升机/飞机模式转换过程中盘翼的仰角、桨叶的长度、转速以及桨距等参数的变化进行了理论和试验研究,并建立了盘翼/旋翼系统的气动计算模型。计算和试验表明,该方案在直升机/飞机模式相互转化过程中升力、功率和操纵的改变能够实现平滑连续地过渡并保证操稳性。     

基于盒式翼的地效飞行器气动布局概念设计

根据地面效应的特点及相似准则,给出了基于展弦比、梢根比和机翼离水相对高度等参数的盒式翼外形简化设计原则。针对地效飞行器高度焦点配置,结合盒式翼外形简化设计原则,给出了盒式翼纵向位置的简化设计方案。针对盒式翼地效飞行器在起飞过程中的升阻特性,给出了发动机类型选择及动力配置的优选方案。针对地效飞行器的飞行特点,阐述了盒式翼地效飞行器机身和尾翼的设计要点。通过以上分析为基于盒式翼的地效飞行器气动布局概念设计提供了设计依据和参考。     

一种飞机顶层设计指标最优分配的新方法

探讨了一种新的设计指标最优分配方法--协同分配法,用于处理飞机顶层设计中的大规模设计指标最优分配问题.分析了飞机顶层设计中的设计指标最优分配特征,据此给出了协同法的原理并建立了数学模型.协同法按设计指标分配关系将最优分配问题分解为主系统优化和子系统优化,主优化对子系统设计指标进行最优分配,子优化以最小化分配设计指标值与期望设计指标值之间的差异为目标,进行子系统最优设计,或对底层元件(如飞机翼梁、翼肋和翼盒等)进行设计指标最优分配,并把最优解信息反馈给主优化.主优化通过子优化最优解信息构成的一致性约束协调分配量,提高系统整体性能,并重新给出分配方案.主系统与子系统反复协调,直到得到设计指标最优分配方案.两层可靠度指标分配算例初步验证了本文方法的正确性与可行性,三层可靠度指标分配算例证明了本文方法的有效性.最后,以重量指标分配为例,简要叙述了针对飞机顶层设计中设计指标协同分配的数学模型和求解思路.     

柔性调平机构概念设计

芯片之间的调平是保证对准精度的一个重要手段.针对目前微制造领域中常用调平机构的缺点,提出了一种实用的柔性调平机构.该机构具有精度高、速度快、结构紧凑、控制简单等优点.重点对机构的调平原理及其概念设计进行了详细论述.在概念设计中,对机构的总体结构及其关键元件--柔性柱的结构进行了设计与分析;为确定调平机构主要的设计参数,建立了原始尺寸、变形尺寸和应力三个方面的约束条件.利用能量法对柔性柱的柔度进行了理论分析,通过商用有限元软件ANSYS8.0对其进行了仿真,从而验证了柔度公式的正确性.指出了在设计实现中需要解决的若干关键问题.     

作战飞机总体设计方案的灰色关联投影评价

给出了作战飞机总体设计方案的评价指标,采用层次分析法赋给每个指标不同的权重,并提出了一种基于灰色关联投影法的作战飞机总体设计方案评价方法。该方法采用灰色关联理论建立各总体设计方案对评价指标集的加权灰色关联判断矩阵,然后利用矢量投影原理计算各设计方案相对理想方案的灰色关联投影值,以灰色关联投影值的大小来评价设计方案的优劣。     

基于草图的概念机设计综合与建模方法及其实现

在采用计算机辅助设计工具进行飞机概念设计的背景下 ,提出了一种基于草图的方法以帮助设计者将他们的创造性想法转变为后续的分析和优化可用的复杂数值化模型。该方法强调了对总体布局型式确定和包括发动机、装载、油箱和起落架在内的部件布置的综合 ,以及将设计方案以统一的平面草图和三维模型加以表示。阐述了在一个原型系统中为实现这一方法所采取的各种措施 ,包括面向对象的数据结构、友好的图形化用户界面及相关模块的基本特征。最后给出了系统中生成的若干实例及其应用以说明这一方法的有效性。