飛行器設計與工程的案例
來自海綿骨架的啟示：可簡化空間飛行器的工程設計（轉載）
一個多世紀以來，工程師們對桁架的首選設計就是堅固的格子 —— 由一個正方形網格組成，對角線在兩個方向上延伸以增加支撐?！耙恢币詠?，我們都以相同的方式進行這種操作?！?團隊的研究生 Matheus Fernandes 說。
然而，這種海綿的骨架具有成對的雙向對角線，而不是縱橫交錯在典型桁架上的單個對角線。這些線對彼此隔開，因此網格看起來像棋盤格，對角線每隔一個正方形交叉一次。
圖｜研究人員用計算機模擬晶格的受力（來源量子雜志）
研究人員制作并用計算機模擬了一個基于這種海綿骨架的格子模型，并將其與其他三個重量相同的格子結構（包括標準桁架圖案）進行了比較。
在模擬和實驗中，他們發現仿生晶格在斷裂前承受了最大的壓力，首先是來自一個方向的壓縮，然后是來自另一個測試中三個點的反向壓力。在進一步的模擬中，研究人員改變了對角線的數目、間距和厚度，以找到能夠承受最大壓縮的晶格。Fernandes 斯說：“通過增加對角線，海綿的格子比傳統的桁架具有更多的接縫，并且接縫之間的距離更短，這可以使結構在屈曲之前承受更大的壓縮?！? 研究人員還正在為他們創造的這種受海綿啟發而設計的晶格申請專利。在不增加重量的情況下增加建筑結構的強度，理論上可以使橋梁更長、基礎設施更輕、運輸更方便，甚至可以甚至可以簡化空間飛行器的工程設計。普渡大學土木工程教授 Pablo Zavattieri 說：“經過數百萬年的進化，反復試驗的過程產生了更好的材料?！? 然而，就這種海綿而言，其骨骼不可壓縮性的進化目的還尚不明確。眾所周知，海綿通常生活在幾千米的深海，那里的水壓非常大，但這種壓力來自各個方向，均勻地壓在海綿骨骼玻璃梁的兩側，從而抵消了自身的壓力?！昂＞d并不會受到擠壓力?！?/span>
展開 基于實際工程的飛行器氣動設計與仿真
圖6 藍色起源公司的火箭產品
兩位首富的可回收火箭，氣動布局明顯不同，但均滿足各自的設計約束，但布局上具有共同的特點，利用尾部的邊條緩解重心過于靠前的弊端，不同于Falocin 9火箭一子級的返場回收，重型可回收火箭一子級航區回收方式的射程要求使得氣動布局應滿足如下條件：
2.3. 基于分解指標的氣動布局設計流程
傳統的設計模式（如圖7所示）為在明確飛行器指標的前提下，基于工程經驗，設計出至少兩種不同形式的氣動外形，該外形特征尺寸不脫離實際工程，同時涵蓋外形設計約束（如隱身平面），利用工程算法進行參數化設計，在確定初步方案可行的基礎上，風洞試驗介入設計流程。
圖7 跨速域飛行器氣動布局設計流程
從20世紀90年代開始，軍用及民用飛機已從原來的技術驅動型設計的產品過渡為要求性能好、生產周期短和更廉價的市場驅動型設計的產品（見圖8）。在航天領域，可復用火箭即是利用此理論的傳統航天產品設計思路的顛覆性作品。盡管定義階段的費用與成本低，但絕大部分決策是現階段確定的，對運營和全壽命成本影響是最大的。隨著各階段的進展，對產品具有的最終性能將越來越了解，但改變與設計的自由度卻越來越少，改動設計會造成成本急劇提高。因此，為了控制成本，應盡早地掌握產品將具有的性能，意味著需要盡可能早的設計階段進行高保真度的幾何數模和CFD模擬，這已然成為現代復雜飛行器氣動布局設計的重要特點。
圖8 高保真設計對設計流程的影響
復雜氣動布局飛行器設計的CAE包括計算流體力學（CFD）、計算固體力學（CSM）、計算電磁學（CEM）和計算聲學（CAA）等。
展開 免費飛機設計：MAV微型飛行器研究進展與總體設計
免費飛機設計：MAV微型飛行器研究進展與總體設計.pdf
飛行器總體設計
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飛行器環境與生命保障工程專業畢業實習報告范文
前言
隨著社會的快速發展，用人單位對大學生的要求越來越高，對于即將畢業的飛行器環境與生命保障工程專業在校生而言，為了能更好的適應嚴峻的就業形勢，畢業后能夠盡快的融入到社會，同時能夠為自己步入社會打下堅實的基礎，畢業實習是必不可少的階段。畢業實習能夠使我們在實踐中了解社會，讓我們學到了很多在飛行器環境與生命保障工程專業課堂上根本就學不到的知識，受益匪淺，也打開了視野，增長了見識，使我認識到將所學的知識具體應用到工作中去，為以后進一步走向社會打下堅實的基礎，只有在實習期間盡快調整好自己的學習方式，適應社會，才能被這個社會所接納，進而生存發展。
剛進入實習單位的時候我有些擔心，在大學學習飛行器環境與生命保障工程專業知識與實習崗位所需的知識有些脫節，但在經歷了幾天的適應過程之后，我慢慢調整觀念，正確認識了實習單位和個人的崗位以及發展方向。我相信只要我們立足于現實，改變和調整看問題的角度，銳意進取，在成才的道路上不斷攀登，有朝一日，那些成才的機遇就會紛至沓來，促使我們成為飛行器環境與生命保障工程專業公認的人才。我堅信“實踐是檢驗真理的唯一標準”，只有把從書本上學到的飛行器環境與生命保障工程專業理論知識應用于實踐中，才能真正掌握這門知識。因此，我作為一名飛行器環境與生命保障工程專業的學生，有幸參加了為期近三個月的畢業實習。
一、實習目的及任務
經過了大學四年飛行器環境與生命保障工程專業的理論進修，使我們飛行器環境與生命保障工程專業的基礎知識有了根本掌握。我們即將離開大學校園，作為大學畢業生，心中想得更多的是如何去做好自己專業發展、如何更好的去完成以后工作中每一個任務。
展開 四旋翼微型飛行器設計
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你們喜歡的飛行器設計
載人飛行器Scorpion-3
近日，俄羅斯的 Hoversurf 公司打造了一款空中座駕 Scorpion-3。
我們會在七龍珠漫畫里看到未來的很多飛行器，而 Scorpion-3 就有點像。
它佘設計很簡單，周邊是四個螺旋槳，猶如飛行器。而座位呢，就好比如一個摩托車。
其起飛過程很簡單，通過左右兩個搖桿來控制。
但從實際的駕駛視頻來看，飛行者姿態還是比較堅硬的。
同時為了確保安全，Hoversurf 公司還設計了一套專用的保護服。
這個產品比較適合那些愛玩極限運動的人士，不過這應該不是最終的產品，
整體看過去保護措施還不到位。而且飛行的過程要考慮到氣流的影響，
對于駕駛者來說是個極大的考驗。
hoverbike的設計考慮到了各種各樣的不同情況，
駕駛員可以通過內置軟件實現完全手動和自動控制。
如果你需要設備提供數據，平臺配備了一個安全系統由最先進的飛行控制器，
特殊的邏輯編程，計算機輔助的速度和海拔限制。
電動飛行器可以達到的最高承載是120公斤的重量，
飛行速度最快約50公里每小時，能在離地10米的高度飛行。
而在目前這個設備還被定義為極限運動車輛，
hoversurf公司始終認為這樣的機器將在不久的將來運用到日常運輸系統中。
展開 使用 SolidWorks 設計的無人機（四軸飛行器） ￥10
無人機（四軸飛行器）
這是使用 SolidWorks 設計的四軸飛行器的詳細 3D CAD 模型。該組件采用三臂結構，包含無刷電機、螺旋槳、中央框架和已安裝的電池組。該結構針對輕量化性能進行了優化，展示了逼真的機械組件，例如電機支架、支撐架和模塊化框架。非常適合無人機設計演示和原型設計。
Xflow助力飛行器氣動設計優化的優勢
基于OptiStruct的縮比飛行器艙段設計
基于OptiStruct的縮比飛行器艙段設計.pptx
《賽博朋克2077》里飛行器和武器是如何設計出來的？
我研究了F-35B(美國垂直/短距起降戰斗機)的垂直起降跳躍噴射系統，以此作為引擎功能的靈感來源，這會給坦克一些堅實的、現實世界的可信度，所以我給它安裝了巨大的向下推進器，安裝在寬大的“機翼”上，還有后向噴射器，這樣的話可以讓它快速的在地形中穿梭。
其防御能力的靈感是來自以色列梅卡瓦主戰坦克，如裝甲的形狀，偏轉的傾斜表面，低矮的整體輪廓。我希望坦克看起來有侵略性且實用。這里需要平衡未來世界的設計思路，一個懸停坦克的功能和細節。
深入的了解現實設計的知識，可以讓你的設計有個良好的開始。不僅僅是為了復制形狀、情緒或感覺，還有就是為了透徹的理解為什么事物看起來是這樣的。許多問題都被前輩解決了，那我們可以利用這些知識做出更明智的決定，了解哪些要素可以修改、組合、借用，以便在保持可信度的同時創造新東西。這方面一個很好的例子是Basilisk的設計過程——跟我從研究中了解的一樣，坦克的前部是有個很厚實的裝甲，且裝甲板是傾斜的，不僅可以偏轉撞擊，而且可以最大限度地增加射彈穿過裝甲船體的距離。
這個設計的另一個關鍵部分是考慮它的駕駛模型和動畫。我使用3D制作了動畫并測試哪個部分可以移動，方便玩家在控制的時候向玩家提供反饋。我決定將船體分成三個部分，每個部分都有“翅膀”，可以獨立移動，就像飛機上的小機翼一樣，這樣可以給飛船增加動力，幫助玩家更好地理解它的運動。此外，我還利用后置發動機周圍的襟翼作為空氣制動器，對飛行器的運動做出反應，并從第三人稱視角提供視覺推力反饋。
還有，在設計時與游戲任務相關的要求也需要仔細考慮。我為玩家和副駕設計了個狹窄的、像棺材一樣的駕駛艙“吊艙”。
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eVTOL飛行器螺旋槳多學科設計分析與優化
在任何復雜系統的設計中，設計優化都是提高產品性能、滿足各種利益相關者要求、減少成本和上市時間的關鍵活動。在設計空間的自動搜索中，設計優化廣泛使用了計算機輔助工程（CAE）仿真。工程系統結合了子系統和組件；每個部件都由不同的物理建模，性能評估涵蓋了一系列工程學科，包括：流體動力學、結構、熱學、電磁和許多其他學科。這種組合被稱為多學科設計分析與優化（MDAO）。使用MDAO框架的動機是尋求一種行之有效的方法，以滿足不斷變化和日益復雜的環境的需求。
為什么要在eVTOL飛行器開發中進行多學科設計分析與優化（MDAO）
在過去的十年里，分布式電力推進（DEP）在航空領域的興起為飛行器設計問題增添了一種新的范式。電動垂直起降（eVTOL）飛行器在獨特的多學科環境中工作。這類飛行器的螺旋槳必須在巡航以及垂直和過渡飛行模式下運行。一些設計使用一組電動高升力螺旋槳（HLP）來增加流量，以在低速飛行條件下增加升力，而其他設計可以為垂直或短距起飛和著陸（V/STOL）提供額外的推力。幾個概念旨在實現機身空氣動力學和戰略集成推進器之間的良好相互作用，實現迄今為止無法實現的性能優勢。這些螺旋槳必須結構良好，以應對復雜的飛行器過渡。
展開 分布式電推進飛行器高性能螺旋槳設計
與常規飛行器相比較，分布式電推進飛行器全機性能主要由分布式動力系統與機翼之間的耦合特性所決定，因此其氣動設計問題已由傳統機翼的干凈外形設計問題轉變為分布式動力與機翼強耦合下的最優特性設計問題，這對分布式電推進飛行器的動力系統和機翼等均提出了不同的要求。如美國X-57全電飛機所采用的分布式螺旋槳就與傳統螺旋槳不同，它是作為一種特殊的增升裝置，以改善飛機滑跑起降狀態下的升力特性為目標進行設計，被稱為“高升力螺旋槳”。因此，需要進一步結合分布式電推進飛行器發展，探討新型高性能動力單元和分布式動力系統的設計思想和設計方法，為下一步開展創新性研究提供建議和指引。
圖1 X-57分布式電推進飛行器
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主要內容
以類X-57分布式電推進飛行器為研究對象，脫離了傳統螺旋槳僅僅追求高推進效率的思路，提出并發展了以單位能量下獲得螺旋槳/機翼綜合氣動效率最優為目標的高性能螺旋槳優化設計思路和方法。
文章首先對模擬螺旋槳旋轉運動的數值方法進行介紹和算例驗證，包括多重參考坐標系方法、面源法和葉素動量理論方法3種，保證螺旋槳數值模擬和數值設計的準確性和可靠性。其次，對所發展的如下圖所示高性能螺旋槳優化設計方法框架和設計步驟進行介紹和分析，設計過程主要包括螺旋槳槳葉氣動載荷分布獲取，螺旋槳槳葉氣動載荷分布優化設計，以及任意環量分布下的高性能螺旋槳槳葉快速反設計。
展開 四軸飛行器姿態控制系統設計
四軸飛行器姿態控制系統設計_劉峰.pdf
一種人工重力空間飛行器的初步設計
1.2 國內外概念上的發展
國外對于人工重力空間飛行器的概念早有涉及，并且甚至提出了一些實踐計劃，但是由于各種各樣的原因，這些設想和計劃均夭折了。早在 1949 年發表于《英國行星學會雜志》的一篇文章中，H.E.羅斯設想了一個“燃料補給站”，用于執行月球探索任務。這一設計由 3 部分構成，可以形象地比喻為碗、小圓面包和手臂。“碗”是一面巨大的鏡子，在設計上用于聚集陽光，加熱水以產生蒸汽動力。沒錯，就是打造一座蒸汽動力的空間站?！靶A面包”這部分的外形更像是一張百吉餅，位于鏡子后面?！笆直邸睆摹靶A面包” 一側伸出，連接對接端口。借助于太空中的旋轉輪，人造重力或者羅斯的更準確描述“假重力效應”會以這樣一種方式產生：推進器讓“碗”和“小圓面包”沿著它們的軸旋轉，產生向心力，進而產生重力。在中空的輪內的任何人都會感受到與重力類似的效應，就好像被拖向外部的曲殼，實際上是外殼的地板將他們往上推。具體產生多少人造重力取決于旋轉輪的尺寸和旋轉速度，尺寸越大，速度越快，產生的人造重力越大。
英國行星學會在 1971 年也撰寫了有關人造重力項目的報告。其中一份報告提到了麥克唐納-道格拉斯公司的所謂“太空基地”，由一系列圓柱形太空艙構成。這個基地建有一個獨立的人造重力艙段，為宇航員提供相當于地球重力一 半的人造重力。另一個與之相競爭的設計來自于北美羅克韋爾公司，更加雄心勃勃，采用中央芯設計，4 個圓柱形太空艙從中央芯伸出，好似輪輻一樣。每一個太空艙都建有生活區和工作區。
1.3 人工重力空間飛行器的意義
人工重力空間飛行器，是未來航天發展向深空化和大規模化的必經之路。人 工重力空間飛行器規模更大，更適合人類和動植物生存，從而對內在生物循環提供更多的支持，最終提高循環率、減少對外來補給的依賴程度。
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