飞行器气动布局与综合设计方法研究

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发表于 2022-8-31 10:07:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
近年来,无尾飞翼布局、联接翼布局等新型布局不断涌现,这些布局都以良好的气动性能、较高的作战效能以及使用经济性受到国外各大航空强国的广泛关注。目前国内在新型布局的研究和应用上刚刚起步,缺乏全面系统的研究工作。同时,传统设计方法与理论不仅设计周期长,而且往往不能很好的适用于这些非常规的布局设计,因此研究适合于新型布局的设计方法以及综合设计理论具有重要的意义。首先提出一种前/后掠组合布局型式,研究该布局的气动特性和流动机理,进而明确非常规气动布局设计中需要注意的题目。在此基础上,提出一种基于代理模型的多目标参数匹配设计方法,并对两种组合式布局进行参数匹配设计研究。在平面参数匹配设计研究的基础上,进一步研究剖面翼型设计以及包含扭角优化的机翼设计;同时,为了考虑设计过程中的不确定因素对气动性能的影响,对多工况下的气动稳健设计相关方法进行研究。考虑到实际的气动布局往往受到气动/结构学科的耦合作用,在气动设计的基础上,本文提出一种改进的基于代理模型的并行子空间算法,在此基础上搭建气动/结构多学科设计的系统框架,结合商业软件的二次开发加以实现。具体的研究结果可归纳如下: 1、通过对前/后掠组合布局气动特性的CFD数值模拟和流动显示实验表明:该布局具有较为理想的低速大迎角升力特性和升阻特性;布局内翼通过边条/后掠翼构型可获得大迎角涡升力;外翼通过前掠翼降低诱导阻力提高布局升阻特性;此外,布局的前掠翼部分在中等以上迎角会出现前缘涡,进一步提高了布局的大迎角升力特性。2、为了满足非常规气动布局设计过程中高可信度、低计算花费以及多目标设计要求,本文提出一种基于代理模型的平面参数匹配设计方法。通过引入代理模型技术来解决计算花费和可信度之间的矛盾;通过Pareto遗传算法解决参数匹配中的多目标设计题目。该方法可以通过一次优化设计进程获得多个备选匹配方案,以满足对设计目标侧重不同的要求。3、为了降低气动布局的性能受飞行条件偏离的影响程度,本文提出一种气动外形多目标稳健设计方法。通过采用NURBS外形参数化方法,保证了设计与优化过程中翼型与三维机翼几何模型的精确性,减少了设计过程中设计变量的数量。通过将6σ稳健目标函数作为子目标函数,并结合Pareto多目标遗传算法,解决多目标设计中包含稳健性的题目。4、对现有的基于代理模型的并行子空间优化算法进行了改进,提出了一种考虑结构变形影响的气动/结构综合设计方法。该方法保留了原算法中通过代理模型来实现系统解耦的思想,但对循环迭代过程中的系统级优化、子学科并行优化、系统分析与代理模型拟合重新进行了组织。根据气动/结构耦合关系的特点,搭建了基于改进算法的综合设计框架,实现了基于设计参数驱动的自动化建模、学科分析、载荷与位移传递过程。5、在气动布局设计优化过程中,引入试验设计方法,合理分布用于构建代理模型的样本点。多目标设计条件下,通过试验设计的贡献率分析、主效应和交互效应分析来定量的分析外形参数对气动性能的影响规律以及参数之间的耦合效应,为气动布局的后续改形和方案调整提供参考。本论文的研究能够为气动布局设计方法的进一步完善和发展提供支持。





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