大型客机外形参数化与机翼气动结构多学科优化

作     者：湛岚 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余雄庆

授予年度：2009年

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：客机 参数化几何模型 机翼 空气动力学 结构 优化 

摘      要：本文针对大型客机外形参数化CAD模型和机翼气动/结构多学科设计优化这二个问题开展研究工作。飞机的概念设计中外形参数化的CAD模型有助于加快设计外形进程,同时也是多学科设计优化（MDO）的基础。机翼气动/结构多学科设计优化方法为机翼设计中兼顾气动性能要求和结构重量要求提供了一种科学的方法。 本文研究工作主要包括以下几个方面: 1)应用一种基于形状函数和分类函数变换的参数化方法,建立客机了的机翼、尾翼、机身、短舱外形的参数化数学模型,并研究了机身与机翼连接处鼓包外形模型和定义部件位置的参数化模型,最终建立了客机全机外形参数化数学模型。 2)以客机外形参数化数学模型为基础,应用CATIA二次开发技术,开发了一个可根据概念设计参数能自动生成外形CAD模型的软件,从而实现了大型客机外形CAD模型的快速生成。 3)应用多学科优化方法,制定了实现机翼气动/结构多学科设计优化的流程,并且详细地说明了流程中各个步骤和实现方法;应用多学科集成/优化软件iSIGHT实现了整个流程的自动化,初步建立了机翼气动/结构多学科设计优化的计算环境。 典型算例验证表明:应用本文建立的客机外形参数化数学模型和开发的软件,能快速生成大型客机外形三维CAD模型,生成的CAD模型具有良好的精度,为客机气动优化和多学科设计优化打下了良好基础;应用本文制定的机翼气动/结构多学科设计优化的流程和开发的计算环境,能获得关于机翼升阻比和结构重量的最优解集,为机翼设计提供了一种科学的方法。