飛機(jī)結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的快速方法研究.pdf

1、飛行器設(shè)計(jì)涉及到空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)分析、隱身性能分析、推進(jìn)系統(tǒng)、性能和操穩(wěn)分析等多門學(xué)科，是一個典型的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問題。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)是新型飛機(jī)（例如飛翼式布局飛機(jī)）總體設(shè)計(jì)的重要方法。本文的任務(wù)是研究飛翼布局飛機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)有關(guān)問題。研究內(nèi)容包括：
　　 1）根據(jù)飛翼式布局飛機(jī)的外形和結(jié)構(gòu)特征，選擇一組合適的參數(shù)，用來描述復(fù)雜的飛機(jī)外形和結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)這組特征參數(shù)，自動建立飛翼式布局飛機(jī)的參數(shù)化的外形模

2、型以及參數(shù)化的結(jié)構(gòu)模型。
　　 2）在已經(jīng)生成好的參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型上，自動劃分有限元網(wǎng)格、設(shè)置邊界條件、施加載荷、定義單元屬性，生成結(jié)構(gòu)有限元模型。
　　 3）針對飛翼式布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，提出了一種流程簡單，可以同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局和結(jié)構(gòu)尺寸的二級優(yōu)化方法。這種方法將優(yōu)化流程分為結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化和結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化兩個層次。第一級是結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，主要任務(wù)是優(yōu)化飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的布置位置和結(jié)構(gòu)件的個數(shù)，并將結(jié)構(gòu)傳遞給尺寸優(yōu)化；第二級是尺寸優(yōu)

3、化，根據(jù)已有的結(jié)構(gòu)布局，確定每個結(jié)構(gòu)件具體尺寸，并將最終的優(yōu)化結(jié)果返回到布局優(yōu)化。通過二級之間的迭代，最終可以獲得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局和結(jié)構(gòu)尺寸組合。
　　 4）應(yīng)用本文方法，對二種飛翼結(jié)構(gòu)（金屬和碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)）進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，本文方法能夠有效地解決飛翼式布局飛行器的結(jié)構(gòu)布局和尺寸優(yōu)化問題，驗(yàn)證了本文方法可行性和有效性。
　　 5）為了使優(yōu)化結(jié)果更加接近實(shí)際情況，在尺寸優(yōu)化的環(huán)節(jié)中增加了穩(wěn)定性約束。