联接翼飞机结构重量分析与气动/结构一体化设计

摘要

联接翼是一种将前翼和后翼连接在一起的飞行器创新布局形式.联接翼结构具有结构重量轻、刚度好;诱导阻力较小;配平时最大升力系数高;能够减小浸润面积和废阻;可进行直接升力、直接侧力控制;稳定性和操纵性好等优点,因此吸引了众多研究者对其进行研究.本文针对飞机总体设计阶段需要知道飞机结构重量与气动外形参数之间的关系,提出了一种建立大展弦比联接翼布局飞机外形参数与结构重量之间关系的方法,这种方法的步骤是:首先应用结构有限元的参数化建模和结构优化方法获得联接翼的结构重量,然后应用试验设计法和响应面模型获得外形参数与其结构重量之间的定量关系.研究结果表明,该方法能够有效分析联接翼结构外形参数与其重量之间的关系,所获的计算结果对联接翼布局飞机总体参数的确定具有参考价值.联接翼本质上是一种气动/结构一体化的布局概念,只有充分考虑其气动/结构的耦合并采用优化技术才能获得全局最优方案,本文还初步研究了联接翼气动/结构一体化设计问题的表述和研究方法,并通过ISIGHT环境初步实现了联接翼的气动/结构一体化优化设计.

目录

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第一章绪论

1.1联接翼布局介绍

1.2联接翼结构受力特点分析

1.3联接翼结构分析研究状况

1.4本文的工作

第二章联接翼飞机的气动力计算

2.1涡格法(VLM)

2.1.1 VLM介绍

2.1.2 VLMD程序简介

2.2零升阻力计算

2.3某联接翼结构的气动力计算

第三章联接翼结构有限元分析与优化方法

3.1参数化建模

3.1.1 MSC.PATRAN软件和PCL语言

3.1.2 MSC.PATRAN参数化建模过程

3.2联结翼结构有限元分析模型

3.2.1结构方案

3.2.2外载计算

3.2.3结构有限元模型

3.3联接翼结构优化设计

3.3.1优化模型

3.3.2算例

第四章联接翼结构外形参数与结构重量之间的关系

4.1联接翼外形参数

4.2研究方法

4.2.1中心复合设计方法

4.2.2响应面模型(RSM)

4.2.3计算环境：ISIGHT

4.3计算结果

第五章联接翼气动/结构一体化设计

5.1系统级优化算法

5.2基于响应面的协同优化方法(CO)

5.2.1协同优化方法

5.2.2基于响应面的协同优化方法

5.3联接翼气动/结构一体化设计问题的表述

5.3.1问题的定义

5.3.2系统级优化方法表述

5.3.3协同优化方法的表述

5.4优化流程

5.5计算结果及分析

5.5.1系统级优化算法优化结果

5.5.2协同优化算法优化结果

第六章总结与进一步的工作

6.1本文总结

6.2进一步的研究工作

致谢

攻读硕士学位期间发表的文章

参考文献