基于多学科设计优化的机翼重量计算方法
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 注释表 | 第17-18页 |
| 缩略词 | 第18-19页 |
| 第一章 绪论 | 第19-32页 |
| 1.1 飞机设计与重量计算 | 第19-21页 |
| 1.1.1 飞机设计各阶段的重量计算 | 第19页 |
| 1.1.2 重量计算在飞机总体设计中的重要性 | 第19-21页 |
| 1.2 飞机重量计算方法的研究进展 | 第21-29页 |
| 1.2.1 基于统计学的经验方法 | 第21-23页 |
| 1.2.2 基于物理学方法 | 第23-29页 |
| 1.3 存在的问题 | 第29页 |
| 1.4 重量计算的发展趋势 | 第29-30页 |
| 1.5 本文的目的与内容 | 第30-32页 |
| 第二章 基于工程梁理论的机翼重量计算方法 | 第32-63页 |
| 2.1 引言 | 第32页 |
| 2.2 机翼结构重量 | 第32页 |
| 2.3 理想主承力结构重量 | 第32-41页 |
| 2.3.1 承弯材料重量 | 第33-40页 |
| 2.3.2 承剪材料重量 | 第40页 |
| 2.3.3 面内载荷和扭矩对机翼重量的影响 | 第40页 |
| 2.3.4 翼肋重量 | 第40-41页 |
| 2.3.5 理想主承力结构重量 | 第41页 |
| 2.4 惯性卸载 | 第41-43页 |
| 2.4.1 固定结构的惯性卸载 | 第41-42页 |
| 2.4.2 翼吊发动机惯性卸载 | 第42页 |
| 2.4.3 燃油的惯性卸载 | 第42-43页 |
| 2.5 翼盒非理想结构重量 | 第43-47页 |
| 2.5.1 等厚区、连接件和紧固件的重量惩罚 | 第43-44页 |
| 2.5.2 开口重量惩罚 | 第44页 |
| 2.5.3 破损安全与损伤容限 | 第44页 |
| 2.5.4 加强、附属和支撑结构 | 第44-45页 |
| 2.5.5 扭转刚度 | 第45-47页 |
| 2.6 主承力结构重量修正 | 第47-51页 |
| 2.6.1 理想翼盒的惯性卸载修正 | 第47-48页 |
| 2.6.2 结构差异引起的盒段重量修正 | 第48-51页 |
| 2.6.3 主承力结构修正后重量 | 第51页 |
| 2.7 次要结构和杂项结构重量计算 | 第51-54页 |
| 2.7.1 前缘固定结构重量 | 第51页 |
| 2.7.2 前缘增升装置重量 | 第51-52页 |
| 2.7.3 后缘固定结构重量 | 第52页 |
| 2.7.4 后缘襟翼重量 | 第52-53页 |
| 2.7.5 飞行控制组件重量 | 第53-54页 |
| 2.7.6 翼尖结构重量 | 第54页 |
| 2.7.7 杂项重量 | 第54页 |
| 2.8 机翼结构重量 | 第54-55页 |
| 2.8.1 铝合金机翼重量 | 第54-55页 |
| 2.8.2 复合材料机翼重量 | 第55页 |
| 2.9 计算程序与算例 | 第55-61页 |
| 2.9.1 展弦比为 10.0 的机翼重量 | 第56-60页 |
| 2.9.2 不同展弦比的机翼重量 | 第60-61页 |
| 2.10 小结 | 第61-63页 |
| 第三章 基于多学科设计优化的机翼结构重量计算流程 | 第63-73页 |
| 3.1 引言 | 第63页 |
| 3.2 多学科设计优化（MDO）基本原理 | 第63-69页 |
| 3.2.1 MDO的定义和内容 | 第63-67页 |
| 3.2.2 MDO策略 | 第67-69页 |
| 3.3 机翼重量计算问题描述 | 第69-70页 |
| 3.4 多学科设计优化和重量计算问题之间的关系 | 第70页 |
| 3.5 基于多学科设计优化的机翼结构重量计算流程 | 第70-72页 |
| 3.6 小结 | 第72-73页 |
| 第四章 参数化机翼几何和结构模型 | 第73-89页 |
| 4.1 引言 | 第73页 |
| 4.2 后掠翼与前掠翼外形特点分析 | 第73-75页 |
| 4.3 机翼外形参数化方法 | 第75-79页 |
| 4.3.1 总体外形参数 | 第75-77页 |
| 4.3.2 剖面翼型参数 | 第77-79页 |
| 4.4 机翼结构参数化方法 | 第79-85页 |
| 4.4.1 结构布置参数 | 第80-82页 |
| 4.4.2 结构尺寸参数 | 第82-84页 |
| 4.4.3 属性参数 | 第84-85页 |
| 4.5 三维CAD模型的自动生成 | 第85-87页 |
| 4.5.1 基于VB的CATIA二次开发 | 第85-86页 |
| 4.5.2 机翼外形参数化模型生成 | 第86-87页 |
| 4.5.3 机翼结构参数化模型生成 | 第87页 |
| 4.6 小结 | 第87-89页 |
| 第五章 气动优化 | 第89-98页 |
| 5.1 引言 | 第89-90页 |
| 5.2 气动分析模型 | 第90-92页 |
| 5.2.1 翼身组合体三维模型 | 第90页 |
| 5.2.2 气动分析模型自动生成 | 第90-92页 |
| 5.3 气动优化 | 第92-94页 |
| 5.3.1 优化问题定义 | 第94页 |
| 5.3.2 优化方法 | 第94页 |
| 5.4 算例 | 第94-97页 |
| 5.4.1 不同展弦比气动优化结果 | 第95-96页 |
| 5.4.2 不同展向载荷分布的气动优化结果 | 第96-97页 |
| 5.5 小结 | 第97-98页 |
| 第六章 基于等效模型的机翼结构优化 | 第98-129页 |
| 6.1 引言 | 第98-99页 |
| 6.2 等效方法 | 第99页 |
| 6.3 结构刚度等效 | 第99-107页 |
| 6.3.1 刚度等效思路 | 第99-100页 |
| 6.3.2 刚度参数 | 第100-101页 |
| 6.3.3 加筋壁板等效中面计算 | 第101-102页 |
| 6.3.4 刚度系数平移计算 | 第102-103页 |
| 6.3.5 蒙皮刚度矩阵 | 第103-104页 |
| 6.3.6 桁条刚度矩阵 | 第104-107页 |
| 6.3.7 组装蒙皮桁条刚度矩阵 | 第107页 |
| 6.4 结构强度等效 | 第107-108页 |
| 6.4.1 拉压强度等效 | 第107-108页 |
| 6.4.2 剪切强度等效 | 第108页 |
| 6.5 等效结构有限元模型 | 第108-116页 |
| 6.5.1 等效结构有限元模型生成 | 第108-110页 |
| 6.5.2 机翼等效有限元模型验证 | 第110-116页 |
| 6.6 机翼载荷计算 | 第116-117页 |
| 6.7 载荷加载方式 | 第117页 |
| 6.8 基于等效模型的结构优化 | 第117-125页 |
| 6.8.1“三步走”结构优化策略 | 第117-118页 |
| 6.8.2 复合材料壁板铺层优化 | 第118页 |
| 6.8.3 加筋壁板结构优化 | 第118-123页 |
| 6.8.4 气动弹性和结构刚度优化 | 第123页 |
| 6.8.5 结构优化问题定义 | 第123-124页 |
| 6.8.6 多目标优化问题求解 | 第124-125页 |
| 6.9 算例 | 第125-127页 |
| 6.9.1 复合材料铺层比例优化结果 | 第125-126页 |
| 6.9.2 壁板结构优化结果 | 第126页 |
| 6.9.3 结构刚度和气弹优化结果 | 第126-127页 |
| 6.9.4 优化计算时间 | 第127页 |
| 6.10 小结 | 第127-129页 |
| 第七章 机翼结构重量计算平台的建立 | 第129-141页 |
| 7.1 引言 | 第129页 |
| 7.2 集成平台简介 | 第129页 |
| 7.3 基于多学科设计优化的机翼结构重量计算平台 | 第129-133页 |
| 7.3.1 实施流程 | 第129-131页 |
| 7.3.2 重量计算平台 | 第131页 |
| 7.3.3 软件和硬件配置要求 | 第131-132页 |
| 7.3.4 输入数据 | 第132-133页 |
| 7.3.5 输出数据 | 第133页 |
| 7.4 集成过程 | 第133-136页 |
| 7.5 应用算例 | 第136-140页 |
| 7.5.1 外形参数敏感性分析 | 第136-139页 |
| 7.5.2 不同展向载荷分布对机翼重量的影响 | 第139页 |
| 7.5.3 不同材料方案的重量对比 | 第139-140页 |
| 7.6 小结 | 第140-141页 |
| 第八章 前掠翼客机方案的机翼结构重量计算与分析 | 第141-158页 |
| 8.1 引言 | 第141页 |
| 8.2 前掠翼方案简介 | 第141-142页 |
| 8.3 机翼几何模型 | 第142-144页 |
| 8.4 机翼气动优化 | 第144-147页 |
| 8.4.1 气动优化定义和优化方法 | 第144页 |
| 8.4.2 优化结果和分析 | 第144-147页 |
| 8.5 结构优化 | 第147-153页 |
| 8.5.1 结构有限元模型 | 第147-148页 |
| 8.5.2 前掠翼复合材料静气弹剪裁 | 第148-149页 |
| 8.5.3 前掠翼静气弹复材铺层优化 | 第149-152页 |
| 8.5.4 结构优化问题定义 | 第152-153页 |
| 8.6 优化结果及分析 | 第153-156页 |
| 8.6.1 复合材料静气弹剪裁（铺层优化）结果 | 第153-155页 |
| 8.6.2 结构效率优化结果 | 第155-156页 |
| 8.6.3 静气动弹性和刚度优化结果 | 第156页 |
| 8.7 前掠机翼与后掠机翼方案的重量比较 | 第156-157页 |
| 8.8 小结 | 第157-158页 |
| 第九章 总结与展望 | 第158-161页 |
| 9.1 研究工作总结 | 第158-159页 |
| 9.2 主要创新点 | 第159页 |
| 9.3 进一步的研究方向 | 第159-161页 |
| 参考文献 | 第161-171页 |
| 致谢 | 第171-172页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第172-173页 |
