F-22飞机结构／气动弹性设计利用MDO实例过程

文献记载的战斗机在设计、制造或工程管理期间应用多学科优化（MDO）的事例不是很多，文献记载的有关已经能飞行的飞机更是罕见。文章概括描述了F-22战斗机的全部设计过程，重点描述了应用MDO的气动力弹性／结构设计过程。设计过程中最重要的工作是建立飞机有限元模型（A／V FEM）。A／V FEM是链接设计要求与载荷、颤振、应力、动力学与控制律设计过程的通用组成成分。相互依赖的多学科处理过程包括满足颤振要求的刚度处理、适应外部载荷再分配的控制律处理、满足装载特性要求的挠曲与刚度处理、气动力弹性优化大题目内的应力大小分析与气动伺服弹性滤波器设计。一个受约束的适合于载荷、应力、颤振、动力学、控制律集成、重量估算等等的A／V FEM是担负优化设计的有效手段，成功的A／VFEM能出色地进行刚度与载荷设计，结果形成既满足飞机性能要求又顾及结构参数设计成功迭代的最小重量优化设计。根据构型管理，结合特有的专业分析程序、全部的飞行轨迹、数据处理过程等来调整大规模的A／VFEM。如果使用结构分解／反向变换方法的话，利用大规模模型的回报将在相当程度上节省人的工作时间。详细的载荷网格、燃料箱燃料-蒸汽边界与飞机机动姿态及过载相匹配、详细的内部和外部加压等等以前的难题现在都能顺利地解决，满足了一体化的产品可维修性评价和分析技术（IPT）要求。该计算方法为了反映风洞非线性压力分布而修改壁板挠性压力载荷，特别是应付操纵面偏转，因而能极度逼真地模拟挠曲对刚性的系数以及柔性载荷的计算。最后，这些计算功能和使用简便性使其能够成功地处理广域网之间的数据和多种场所的计算。另外，实时计算结果以关系式数据库的方式存储就能够对争论难题快速直接地解答。