第20讲：计算机科学在飞机设计中应用

计算机科学在飞机设计中应用Thesinglemostimportantfactorshapingourindustryhasbeen,andwillcontinuetobe,thecomputer.

ByMarkA.Bugress,PrincipalengineerBoeingAdvancedsystemsFrom"Thefutureofaircraftdesign"AerospaceAmerican,Sept.1991

飞机总体设计框架设计要求布局型式选择主要参数计算发动机选择部件外形设计机身机翼

尾翼

起落架进气道总体布置部位安排结构布置外形协调与设计三面图外形理论图分析计算重量计算气动计算性能计算结构分析

是否满足设计要求？最优？计算机辅助分析初步估算与分析T/W与W/S的界限线图重量，气动特性，飞行性能，推进系统，操稳特性，成本估算典型软件：AAA（AdvancedAircraftAnalysis）详细分析计算空气动力学（CFD）结构有限元分析（FEM）飞行动力学计算机辅助分析软件之一

界限线图分析开发者：李晓勇2002年毕设项目学号：01980225

计算机辅助分析软件之二

AAA（AdvancedAircraftAnalysis）计算空气动力学（CFD）涡格法软件VLMTORNADO面元法软件PanAirVSAERO基于欧拉方程的飞机气动特性计算软件MGAERO基于N-S方程的CFD软件FLUENTCFX气动特性的模拟

用MGAERO软件分析非常规布局飞机气动特性计算者：一院00级研究生薛飞穆雪峰结构有限元分析软件NASTRANANASYSGENESIS计算机辅助设计计算机绘图飞机三维外形的数学描述总体布置软件AUTOCAD，Rhino，CATIA，PRO-E，UGYF-22三维外形（昂海松教授提供）728JET三维外形FlexibleDesigntoMeetHighestCustomerRequirements.FwdFASeat

(ViewFwd)ForwardGalley

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(ViewAft)RearGalley

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(ViewAft)728JETand928JET

GalleysandWardrobes总体布置优化设计气动优化翼型优化部件气动外形优化全机气动外形优化结构优化零件设计优化部件设计优化综合优化总体参数优化多学科设计优化InitialreferenceShockattrailingedgeDL/D=+70%ShockdisappearedFinaldesign人工智能专家系统技术、人工神经网络翼型选择部件参数的初始选择发动机选择数据挖掘发现飞机各数据项之间的关系飞机类型机翼位置下单翼中单翼上单翼直机翼5º~7º2º~4º0º~2º亚声速后掠翼3º~7º-2º~2º-5º~2º超声速后掠翼0º~5º-5º~0º-5º~0º发现知识：上单翼后掠角的布局上反角较小虚拟现实和三维动画电子样机飞行模拟头盔，数据手套飞行性能的验证飞行模拟在设计阶段就已进行（F-22）空战模拟DesignFreezeAchieved171063D-SolidsintheDMU728JETProgram电子样机分布式计算技术飞机总体参数优化的基本概念设计方案系统分析方案评估满足要求？最优修改设计参数自动修改？优化算法

！设计人员的经验基本概念设计变量X用来描述工程系统的特征、在设计过程中可被设计者控制的一组相互独立的变量。

设计变量空间A

各设计变量的取值范围组成的多维空间。设计空间中的一个点为一个设计方案。

系统参数P用来描述工程系统的特征、在设计过程中保持不变的一组参数。状态变量Y用来描述工程系统的性能或特征的一组参数。一般与约束和目标函数直接有关，这些参数是设计过程中进行决策的重要信息。

基本概念系统分析给定一系统设计变量X，通过解一组系统状态方程Y=f（X），得到系统状