气动外形

摘要： 为提高飞机气动外形的检测精度,提出采用非接触式三维光栅投影法,使用COMET6三维光栅扫描仪,对机翼外形检测方法进行研究与应用。试验表明,采用三维光栅投影法能够快速准确地实现机翼外形检测,并通过对检测结果所出现的问题进行分析,为后续型号检测工作的开展提供数据支持与参考依据。

摘要： 本文对高超声速情报、监视及侦察(ISR)飞机概念外形进行了初步设计。在乘波前体、中部机身、高超声速机翼以及机身尾部设计的基础上,建立了高超声速ISR平台一体化基准外形,对基准外形在设计状态和非设计状态下的气动性能进行了分析,并对概念方案满足设计需求情况进行了验证。结果表明,高超声速ISR平台气动外形在设计状态下的升阻比为4.8822,升阻特性满足设计需求,当升力等于2.0×10^(5)N时,阻力小于4.2×10^(4)N。高超声速ISR平台基准构型在设计状态下的气动性能比较稳定,在研究的非设计范围内,气动系数随飞行马赫数和高度的变化都不大,具有在广域宽速范围内工作的能力。

摘要： 临近空间飞行器的升阻比与最大飞行距离紧密相关,是飞行器设计的核心指标。飞行器气动外形设计是获取高升阻比的主要手段。通过分析影响升阻比的关键要素,明确高升阻比设计需考虑的主要工程约束,提炼了飞行器气动外形高升阻比设计应遵循的一般性设计原则,可对临近空间飞行器气动布局设计提供指导。根据高空飞行条件下飞行器所受阻力特性分析,提出以降低飞行器摩擦阻力为未来应重点关注的设计方向。

摘要： 基于悬臂梁(柱)结构力学范畴的解答,给出建筑师在超高层建筑设计中需关注的力学信息,明确主要决策影响因素及相互关系,并以此为切入点,简述结构师视角的思维路径,探讨建筑师独立或协作破解大高宽比难题的若干可能。

摘要： 为了研究边箱叠合梁斜拉桥涡振性能及防护结构的影响,设计制作了主梁节段模型,通过风洞试验分析了影响主梁涡振性能的主要因素(风攻角、阻尼比、防护结构、主梁气动外形),提出了增设风嘴、优化防护结构高度、间断封闭防护结构、提高防护结构透风率四种改善主梁气动性能的措施。研究结果表明:主梁原设计断面涡振性能较差,在25 m/s风速附近,发生了明显的竖向涡激振动;增加结构阻尼比可以降低主梁涡振幅值,但不改变其风速锁定区间;防护结构以及断面显著的钝体效应造成了主梁的气动不稳定,采用在主梁侧面安装风嘴+间断封闭栏杆或提高防护结构透风率的组合方式可以有效提高主梁气动性能,使主梁涡振性能满足规范要求。

摘要： 飞行器热防护系统精细化设计是提高热防护系统性能、降低系统质量的必要途径。通过构建典型形状(球头、平板、锥体)热防护系统概率化模型,研究不同来流环境热流、几何外形参数以及材料热物性参数等输入参数的概率特性分布在热防护系统设计中的传播特性,及其对典型形状热防护性能的影响。提出了不同几何外形的三维物理场快速预测模型遴选方法。讨论系统温度场分布、系统热防护特性对外形不确定参数的敏感性,开展不同外形几何隔热层厚度优化及其可靠性评估,为热防护层精细化研究提供理论支撑。

摘要： 随着运行速度的提升,高速列车对气动外形的要求也越来越高,追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向.基于当前高速列车外形研发的思路,可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形优化两类.本文简要回顾了当前国内外在这两类优化途径上的系列工作,着重介绍了作者所在团队近年来做过的一系列气动外形优化工作.在基于流场机理的改型优化上,着重从"和谐号"和"复兴号"这两款主力车型的外形研发上探讨其改型优化的思路,主要探讨了空调导流罩、受电弓平台、风挡和转向架裙板几类对列车阻力影响较为明显的部件的优化设计,并介绍了其相对于上一代车型在气动性能上的提升.基于优化算法的外形优化方法,则因循气动外形优化流程,在列车外形已经具有较好性能的基础上,以高速列车头型流线型为主要优化对象,分别从高速列车参数化方法、替代模型开发以及优化算法改进三个方面进行介绍.其中,高速列车参数化方法主要介绍了局部型函数法、修正车辆造型函数法和类别/形状函数法三类;替代模型开发介绍了最优化替代模型和基于交叉验证的Kriging模型;在优化算法的改进上介绍了改进的非劣分类多目标粒子群算法和连续域混沌蚁群算法两方面的内容.基于上述三个方面介绍了气动外形优化策略在典型工程上的应用案例.

摘要： 通过限制叶片的变形范围,以发电量最大为目标函数,使叶片在轻量化以及刚性方面取得平衡,并通过粒子群优化算法,全局进行寻优。以5.8 MW,85 m叶片为例,通过查表插值求得叶片各截面刚度分布,并采用二结点梁单元分段进行叶片挥舞方向的变形,在变形约束内,求得发电量最高所对应的叶片几何参数。

摘要： 乘波体是一种典型的高速气动构型,由于高升阻比和均匀的下表面流动等特性使其成为机身/进气道一体化设计的理想构型。随着对乘波体设计方法的不断研究,提高乘波体在非设计条件下的气动性能,实现乘波体的宽速域飞行成为乘波体实用化的一个重要研究方向。将目前的宽速域乘波体设计方法分成变马赫数、多级组合和涡波结合3种类型,并详细介绍了这些方法的设计过程,分析了设计方法的优缺点。

摘要： 歼轰-7,即"飞豹",是我国第一款没有基准机、自力更生研制的飞机。歼轰-7A是歼轰-7的增强型,除了气动外形略做改进外,还加上了新的雷达和航电系统,歼轰-7A曾多次参加演习,是我国沿海地带演习行动中的重点机型,主要装备于海军航空兵和空军航空兵。

摘要： 气动外形优化设计是减小平流层飞艇气动阻力、降低推进能耗的有效手段.仿生是人类最早、最朴素的学习方式,经过漫长的自然演变和优化选择,僧帽水母获得了独特的囊体外形和水阻特性,为平流层飞艇设计提供了重要的仿生启发.区别于常规的椭球旋成体和水滴外形,本文设计了一种僧帽水母生物启发的气动外形.首先,以僧帽水母为仿生对象,通过生物观测实验和图像处理研究其形态特征并获取仿生依据;然后,针对平流层环境特性和飞行任务需求,采用"形仿"的思路设计艇囊的气动外形;最后,建立CFD(Computational Fluid Dynamics)网格模型,计算分析仿生平流层飞艇的气动特性.结果表明:典型工况下,与常规气动外形相比,仿生平流层飞艇的升阻比提高60%以上.

摘要： 飞翼布局飞行器的气动特性与操纵性、稳定性紧密耦合,导致气动外形设计限制因素多,设计难度大.本文采用基于离散伴随方法的气动外形优化设计系统对典型飞翼布局飞行器进行考虑力矩自配平的气动外形优化设计及静稳定裕度分析.首先开展无力矩限制的气动外形优化设计,通过调整飞行器外形和扭转角分布获得最佳的气动特性,阻力减小37.4％,升阻比提高59.9％,静稳定裕度从8.5％下降到3.5％.优化结果呈现光滑的无激波压力分布特征且展向载荷分布变化接近椭圆分布.然后,开展考虑力矩自配平约束的气动外形优化设计,优化设计结果的气动特性与无力矩约束的结果类似,升阻比接近,但是压力中心前移、后缘反弯明显,静稳定裕度降低到2.8％.表明力矩自配平约束并不会显著改变飞行器的性能,但需要在设计细节上进行调整才可以保证较高的气动效率.从一定程度说明了力矩自配平在飞翼类布局气动外形优化设计中的重要性.优化设计结果验证了基于伴随方法的气动优化设计平台的有效性,得到的设计规律可以为类似布局的气动设计提供参考,同时也可以为气动性能提升与静稳定裕度降低之间的权衡提供定量的参考依据.

摘要： 气动外形优化设计过程中会产生大量历史数据,其中隐含了具有较高挖掘价值的设计知识.全局灵敏度分析方法可得到输入变量对输出系统的影响,是一种比较有效的数据挖掘方法.针对基于蒙特卡洛方法的Sobol'全局灵敏度分析法在气动分析中效率低下的问题,提出了一种基于Kriging模型超参数优化的气动外形敏感性分析新方法.即在Kriging模型建模的过程中对模型超参数进行优化,根据设计变量所对应超参数值的大小对设计变量的重要性进行区分.通过一系列测试函数进行了算例验证,并与Sobol'灵敏度分析方法进行了对比,结果表明本文提出的新方法采取少量样本点便得到了与Sobol'分析方法一致的结果.本文还开展了翼型气动外形敏感性分析算例,结果显示本文提出的敏度分析方法在气动问题中具有更高的效率.

摘要： 为研究折叠网壳房屋的风压分布特性和合理气动外形,基于流体动力学和大气边界层基本理论,运用FLUNT有限元分析软件,以主体结构长、结构高度、端门倾角和风向角为分析参数,运用数值风洞分析和探讨8种折叠网壳房屋体形,进行24种工况下风压分布的数值计算,得到其表面风压分布规律和风荷载体型系数,以风荷载体型系数标准差最小和表面压力分布均匀程度为优化目标,对比房屋风荷载体型系数标准差和极值风压,对建筑形体进行优化设计分析得到具有良好抗风性能的最优方案,减小房屋表面的不利风压分布.结果表明,数值风洞分析技术可以高效地对折叠网壳房屋进行体型优化,提高其抗风性能,同时为野营房屋抗风设计与体型优化提供理论依据和设计方法.

摘要： 本文提出一种充气式可变形导弹的气动外形设计方案.设计了一种基于充气式弹翼的快速响应飞航式导弹的气动外形总体设计方案,提出并设计了充气式智能可变形弹翼.设计了基于压电材料的弹翼后缘摆动结构,采用先进TPU材料与凯夫拉纤维,并对弹翼结构进行优化,极大地提升了导弹的机动性能,增强了导弹的突防能力,提升了导弹的气动性能,探索出一种新型的导弹作战模式.

摘要： 现代无人机不仅在微型化和小型化方面取得了令人瞩目的成绩,而且在大中型化方面同样取得了许多重大成就,无人机成功地扩大了它应用领域,并把触角从陆海空延伸到天,达到了登峰造极的高度.其"一体化"设计和应用研究不论对当今的科技进步,还是促进航空航天融合,对未来的科学发展均有巨大的推进作用,产业前景十分看好.空天无人机总体设计是无人机与航天器融合体的综合设计。空天无人机作为兼容航空、航天两大职能的飞行器，既可以在大气层内飞行，也可以在大气层外飞行。其意义是使得无人机作为航空器也能突破大气层束缚进入空间轨道飞行成为航天器，即成为航空一航天器，非常了不起。当然，这是有诸多条件保证的。它虽然源于无人机，但是仍然区别于普通的无人机。其气动外形、总体布局、结构材料、动力装置、飞控系统、起飞方式、回返方式等都将与普通无人机有很大区别。需要解决气动外形、总体布局、结构材料、动力装置、飞控系统、一体化设计、起飞方式、回返方式等难题，重点攻克气动结构、耐热材料、超燃冲压发动机三大技术难关，为空天无人机研制奠定技术基础。

摘要： 对于气动外形优化设计中的高维问题,常采用参数变换的方法,减少设计参数的个数,提高优化效率.自编码器是一种基于神经网络的非线性降维方法,可以将样本空间的高维数据变换到参数空间的低维表示.本文设计了基于自动编码器的参数空间变换方法,对UIUC翼型数据库中的翼型样本进行重构,通过训练神经网络的方式减小重构误差,并与POD线性降维方法进行比较.验证表明,该方法对于翼型的表示能力要优于POD.

摘要： 强风常导致列车发生脱轨倾覆事故,其诱发与控制机理仍是待解决难题.许多研究者总结设置风屏障可以为列车提供一个相对低风速运行环境,保证列车全天候运行,目前在日本新干线、中国兰新线等铁路线上得到了实现.近些年,国内外学者对风屏障进行了大量研究,但所研究的风屏障型式大多为栅栏型或网格型.在安装使用中,这些传统风屏障的气动外形和透风率通常是不能改变的,使其较难适应复杂地形的风场特性.本文依据提出的可调整气动外形和透风率的百叶窗型风屏障对车-桥系统防风效果开展了一系列研究。由实验结果表明:设置风屏障可以明显减少车-桥系统的主要风荷载;百叶窗型风屏障优于栅栏型和网格型;百叶窗型风屏障的叶片旋转角度范围在90°-180°更利于列车运行安全;叶片旋转形式为正对称时更优。

摘要： 本文采用CST(Class Function/Shape Function Transformation)方法对轴对称圆盘翼进行了参数化描述,并用代理模型技术进行了气动优化,优化后外形的升阻比提高了21.85％.探讨了采用CST方法和Kriging方法构建代理模型在圆盘翼气动优化中的可行性和有效性.优化结果表明,对于预警机和转换式高速直升机,其圆盘翼应适当增大弯度和上表面的前后缘相切半径,提高圆盘翼巡航时的升阻比.

摘要： 等离子体气动激励技术是目前研究最为广泛的一种流动控制方式,激励装置具有结构简单、响应迅速、适应能力强、能量消耗适中的特点.本文对等离子体气动激励作用下的高速飞行器流场结构进行了数值模拟,研究不同再入攻角条件下等离子体气动激励对飞行器流场的改变作用,并分析了激励器对飞行器表面和流场压强分布的改变效果.结果表明,等离子体气动激励器可以快速建立射流流场,通过改变飞行器表面及附近流场的压力分布引起高速飞行器流场结构的改变,具有改变飞行器气动外形、减弱通信黑障的应用潜能.

摘要： 本发明涉及一种用于减少空气动力外形的尾流中的空气动力干扰的装置。该装置包括被安排在该外形的顶侧(EX)上的第一空气喷射喷嘴(51)和被安排在该外形的底侧(IN)上的第二空气喷射喷嘴(52)。第一吹气室(41)被流体地连接至该第一喷嘴并且第二吹气室(42)被流体地连接至该第二喷嘴。空气供给用具被配置以便能够改变所述第一吹气室与所述第二吹气室之间的空气分配。该第一和第二喷嘴之间的吹送空气的分配因此可以取决于使用该外形的情形进行适配，例如，取决于装备有这样的外形的飞行器的飞行阶段。本发明还涉及一种空气动力外形、涉及一种对包括这样的空气动力外形的飞行器的推进组件进行支撑的吊架、并且涉及一种飞行器。

摘要： 本发明公开了一种面对称凹曲面标模气动布局的设计方法及外形，包括步骤：S1，设计飞行器头部区域轮廓线；S2，设计飞行器表面平板区域轮廓线；S3，设计飞行器凹曲面结构；S4，将步骤S3设计的凹曲面结构进行曲面导圆角处理，得到飞行器结构外形；本发明提供了一种新的具备面对称凹曲面特征的飞行试验标模气动布局设计方法及基于该气动布局设计方法生成的外形，可以为边界层转捩研究提供一种可选的标模方案。

摘要： 本发明提出一种超音速大机动靶标气动外形，其中，头罩采用冯卡门曲线放样成型；鸭翼为两个，分别设置在头罩的两端，鸭翼采用中等后掠角梯形翼；弹身中后段位于头罩后端，采用圆形截面等直段；弹翼为两个，分别设置在弹身中后段两侧；级间过渡舱串联连接任务级与助推器；助推器弹身位于级间过渡舱后端，采用圆形截面等直段；旋转尾翼为四个，设置于助推器弹身尾部；副翼为两个，分别设置在弹身后段两侧并位于弹翼后缘端；立尾为燕形立尾，分别设置在弹翼翼尖两端。该外形能够使靶标实现宽速域范围飞行，同时该气动外形的靶标在超音速大机动飞行时气动性能优异，操纵性能好，填补了超音速大机动靶标领域的空白，能够满足新型武器鉴定和战训的需求。

摘要： 本发明涉及一种基于POD技术的运用，具体为一种气动外形优化设计中基于POD技术的梯度预测方法，针对基于梯度的气动外形优化设计过程中梯度计算量过大的问题，快速预测目标函数关于设计变量梯度的方法；具体包括如下步骤：(a)在初始的外形参数向量附近随机抽取若干翼型样本；(b)求解不同翼型样本对应的梯度分布向量；(c)构成协方差矩阵C，通过POD分析得到与翼型样本对应的POD模态系数样本；(d)构建POD模态系数关于翼型参数的RBF代理模型；(e)通过构建的模型预测任意翼型对应的POD模态系数；(f)根据链式求导法则计算目标函数关于外形参数的梯度向量，并用于气动外形优化设计。

摘要： 本发明公开了一种高超声速飞行器气动外形自动优化设计系统。包括：预设参数化设计生成飞行器外形的CST函数，获取函数包含的所有设计变量的取值及来流条件；根据设计变量的给定取值，统计出每个设计变量的水平数，生成完全析因设计的样本库；采用牛顿法和切锥/切楔法估算样本库里样本的气动系数；生成飞行器外形对应的数据点文件及模型文件；调用网格绘制软件自动生成非结构网格文件；上传至终端开展CFD计算；对所有样本的气动数据开展多因素方差分析，在多因素方差分析基础上构建代理模型，并在可视化窗口展示优化结果。本发明能够自动完成样本准备和优化，简化了流程，通过改变CST函数能够实现多类飞行器的快速自动建模与优化，具有良好的扩展性。

摘要： 本发明公开了一种气动外形反设计方法，涉及气动外形设计技术领域，它包括6个步骤，采用生成拓扑映射进行反设计，相比于优化设计方法，效率高，利于工程使用。本发明中预设的目标压力是在设计目标范围内的给定的局部压力分布，不是整个气动外形完整的压力分布，目标压力给定数量小、灵活，大大降低了给定难度，易于推广应用。

摘要： 本发明公开一种基于神经网络的飞行器气动外形优化方法、装置及介质。具体是通过WGAN‑div模型学习现有的飞行器形状特征，并使用潜在变量来稳定地生成多样化的设计，通过卷积神经网络对生成的飞行器形状进行智能参数化，通过MMoE‑3D模型的训练多任务学习，以实现对飞行条件下马赫数(0.4‑0.8,1.2‑1.6)和滚动角(2°‑90°)的轴向力CA、法向力CN、俯仰力矩Cm和压力中心Xcp的快速预测。最后，这三个部分被整合，并使用差分进化算法(DE)来完成飞行器形状的优化设计，有效地解决了飞行器气动外形优化慢的问题。

摘要： 本发明提出了一种桥梁抗风气动外形自动优化方法，所述方法包括选定桥梁抗风初始外形，确定需要优化的设计变量及其取值范围，基于数论选点理论，生成代表点集样本数据，进行DOE试验设计；基于自适应网格变形技术，获得桥梁抗风气动外形的控制体和控制点，通过控制点快速在线实现模型网格变形；基于训练好的代理模型进行CFD快速求解，开展桥梁气动动力分析，获得性能评价指标；基于多目标优化算法，在代表点集样本数据内，以性能评价指标为目标函数，进行桥梁气动外形自动设计优化，获得最优解。本发明大幅降低桥梁气动外形优化设计所需人工成本和计算资源，提高设计效率和自动化程度，并可根据桥址风场特性在线实时调整桥梁气动外形。

摘要： 本发明公开了一种基于流态参数辨识的螺旋桨气动外形优化设计方法，在CFD计算结果的基础上，通过逆向流态参数辨识，得到各截面的诱导速度场与升阻特性，并构建关于迎角、弦长的响应面簇，进而使用遗传算法对螺旋桨的扭转角分布、弦长分布进行优化。本发明基于CFD数值模拟进行流态参数辨识，相比于现有的基于片条理论等理论模型的优化方法，计算精度更高，优化得到的螺旋桨效率更高。

摘要： 本发明属于直升机气动设计技术领域，公开了一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形。所述桨叶的主翼型段为相对半径0.25R～1.0R，主翼型段的气动扭转率为‑9°/R～‑13°/R，主翼型段的后缘从相对半径0.25R至1.0R为水平直线，前缘从相对半径0.25R至R1为水平直线，从相对半径R1至1.0R为抛物线。所述桨叶采用三维上下反桨尖设计，其中上反桨尖外形为直线，下反桨尖为抛物线。