开放式飞机总体设计环境的原型研究

 为综合集成飞机总体设计过程中所使用的各种设计分析工具以更大程度地发掘软件资源的技术价值、提高设计质量和设计效率,提出了采用开放式系统进行资源整合的方法。分析了飞机总体设计中软件应用所存在的问题及典型集成系统发展现状,定义了飞机总体设计中的模块、组件、子系统等功能实体单元及开放式系统架构的概念,并以此为基础设计了包含资源层、中间层、应用层和协同层4个层次的系统软件架构以及构建于网络之上的系统硬件架构体系。规划了系统集成与数据传输逻辑,提出了采用智能体进行飞机总体设计分析工具集成的途径,完成了包括组件自定义开发、方案设计和任务管理在内的各子系统构建逻辑并实现其正常运转。最后给出了基于系统开放式架构所形成的战斗飞机总体设计环境以说明系统集成的可行性及应用前景。     

飞机维护虚拟样机技术研究与实现

分析了飞机设计中虚拟样机与数字样机技术的区别和联系,提出了基于虚拟样机工程生命周期管理P3R模型的虚拟样机仿真支撑平台体系结构,从虚拟样机维护视图的角度,阐述了飞机维护虚拟样机的概念,描述了以Windchill为基础设施构建的虚拟样机协同工作支撑平台和维护虚拟样机仿真定义与评估工具的功能和计算机实现,重点讨论了飞机虚拟样机维护过程的定义方法。     

飞机动力学虚拟样机技术

飞机动力学虚拟样机以研究飞机的动态特性为核心,通过虚拟样机各系统的建模与仿真,在系统开发和运行环境中对飞机的气动特性、控制系统、发动机特性、飞行性能和飞行品质进行分析、评估和研究,支持飞机的需求分析、方案论证、概念设计和初步设计,同时,飞行员可参与在回路中的操纵完成虚拟试飞验证。系统提供分布虚拟战场威胁环境,可在武器平台体系对抗环境中验证和评估飞机的作战效能。利用飞机动力学虚拟样机系统环境还可进行飞机的多学科优化设计。     

飞机性能样机技术及体系研究

为了应对飞机复杂度大幅提升所带来的性能仿真瓶颈问题,从飞机系统综合和协同仿真的需求出发,结合数字样机技术和分析仿真技术的发展趋势,系统阐述了飞机性能样机的基本概念、特征和分类方法,研究和分析了性能样机技术的主要特征、关键技术和应用前景,并在此基础上给出了飞机性能样机技术体系建设的总体框架。     

武器系统虚拟样机设计环境

根据当前武器系统设计的需要,对武器系统虚拟样机设计环境进行了讨论。首先介绍了虚拟样机（ＶＰ）研究的背景及其在武器系统设计中的意义。然后重点探讨了虚拟样机以及虚拟样机设计环境的概念,并对武器系统虚拟样机设计环境的系统结构以虚拟样机建模和虚拟实验进行了详细介绍,提出了旨在面向大型复杂武器系统的虚拟样机及设计环境的研究与开发思路。     

飞机设计中的数字样机技术

从CAX工具的单点应用发展到数字样机是数字化技术的飞跃.介绍了数字样机技术的产生和发展历程,对比分析了数字样机技术对飞机设计流程的影响,给出了飞机设计中几何样机和性能样机的概念及其用途.     

飞机总体设计用数据库的开发与应用

为提高设计的质量与效率,研究了数据库在飞机总体方案设计中的应用.建立了翼型、剖面及简化模型数据库,包括发动机、座椅、飞行员、雷达、座舱显控设备、武器、起落架及其他机电、航电设备数据库,并且提出了模型的参数化方法.在一个开放式飞机总体设计环境中集成了建立的数据库,实现了在几何模型构建、总体布置时的数据库调用.最后通过一个设计实例说明了方法的有效性.     

基于上下文区域的飞机数字样机审查方法

为了提高数字样机审查的效率和质量,改善传统的审查方式,提出一种基于上下文区域的飞机数字样机审查方法,确保审查过程的规范性、可追溯性,同时缩短了审查周期并提高了设计质量,实现了飞机数字样机的数字化协调审查。     

测定飞机样机机身外形

1.机身外形规律 由于样机久经飞行,使机身外形略有变形,我们用计算机仿制以逼近样机机身外形。如某歼击机样机机身框外形由四段圆弧构成(图1)。     

飞机总体设计中基于参数的类翼面部件快速统一建模

 在面向对象技术的基础上 ,针对飞机部件自身的特点提出一套基于参数的飞机类翼面部件快速统一建模方法 ,以满足飞机总体设计过程中对建模的需求。该方法通过基准平面统一了所有类翼面部件的描述参数 ,使用很少的参数个数唯一精确地确定了部件的外形。统一参数的使用使多学科、多专业之间共享同一模型空间内的设计模型更为方便 ,综合设计的结果更具有准确性和可信性。从而提高飞机总体设计的质量和效率。     

基于知识的可扩展飞机概念设计环境原型研究(英文)

由于飞机概念设计阶段所涉及任务的高度复杂性和多学科集成性,知识和经验成为设计师开展设计任务的基础。即使针对同一个设计任务,不同的设计师仍需要适合他们自己的设计知识、方法和工具来满足其个体要求。针对以上需求本文提出了一种基于知识的可扩展的构建飞机概念设计系统的方法。基于这种方法建立了具有开放式框架基于知识的飞机概念设计环境KEACDE。设计师应用此环境可以封装集成所需的设计分析组件并构建针对不同需求的飞机概念设计系统。定义了KEACDE的系统框架,知识组件封装方法和可扩展基础数据库建立方法。应用KEACDE实现了一个民用飞机概念设计系统的构建。最后给出了民用飞机设计实例以说明系统的可行性。     

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.     

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。     

概念机中的结构设计与建模研究

飞机结构设计在飞机研制过程中起着关键的作用,在飞机概念设计阶段进行结构概念设计可以使提出的概念设计方案更加完善。论述了飞机结构设计在概念设计阶段的作用和方法,着重研究了按照面向对象方式进行数据组织的计算机辅助飞机概念设计系统中进行飞机结构概念设计的方法与措施,以及在这一系统中建立结构件数值模型的步骤。结合结构材料数据库的实现,最后提出了集成与结构相关的各种数据库并进行分类管理的建议。     

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。     

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。     

拓扑优化方法在飞机结构件概念设计中的应用

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁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,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的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.     

先进教练机三维工艺设计平台架构研究

沦述了航空制造业中数字化工艺设计的发展现状,分析了在三维业务需求下．当前教练机工艺设计系统所存在的问题及技术差距,并在此基础上提出了基于先进教练机平台的三维工艺设计集成系统总体构架技术方案,阐述了三维工艺设计支撑环境的构建,构建了基于数字量传递的三维工艺设计过程模型及三维工艺集成平台系统软件总体应用架构,对三维工艺设计数据库也进行了说明。