飛機設計
關注創建者：CFD 創建時間：2016-02-28
飛機設計的視頻教程
固定翼飛機設計分析系列課程15講（入門+進階）
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旋翼飛機設計分析系列課程13講（入門+進階）
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AVL軟件的基本使用與操作(飛機操穩分析/總體設計)
分享一下飛機配平、操穩、模態等快速計算評估的小軟件AVL的基本使用方法，希望能有所幫助！內附教程，軟件包等！
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飛機設計的實例教程
仿真技術在飛機設計中發揮著越來越重要的作用，本文闡述了國內外在飛機設計中廣泛使用的結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析等，介紹了各種仿真技術的應用范圍，為飛機的機械設計及研究提供參考。
一、引言
機械產品設計是一個近代完善的過程，尤其對于飛機等航空器是集各種先進科技成果于一體的產品，設計結果都需要進行反復多次的地面試驗，才能驗證設計結果能否符合要求。
在仿真技術獲得大規模應用之前，大部分試驗都是依靠產品樣機進行的，不僅成本高昂，而且試驗一旦失敗，對后續設計將會產生極大影響，無形之中增加研制成本，研制周期也得不到保證，隨著現代計算機仿真技術的發展，在飛機設計中，越來越多的使用虛擬仿真技術。在概念設計階段，仿真技術可以快速預測產品強度及性能，是試驗無法取代的。
目前，使用較為廣泛的有：結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析。
二、飛機設計中的仿真技術
1、結構強度分析
飛機的設計中，滿足結構強度要求是設計的首要要求，可以一票否決設計成果。影響結構強度的主要因素有材料的種類和性質、截面積、形狀等，數年來，新材料的發展還不成熟，因此在飛機設計中應用的不多。
設計人員往往考改變結構的形狀來提高設計產品的強度，在機械產品的最薄弱部位增加受力面，隨著仿真軟件的發展，這些已不是困擾設計員的主要問題，在飛機的零組件設計中，更為突出的強度問題是無法得到零組件所受真實荷載，有時候設計員甚至靠估算或放大載荷數來計算產品的強度，估計結果不利于產品的輕量化設計，目前是困擾設計員強度計算的主要問題，亟待要求更為準確的荷載計算方法。
展開 仿真技術在飛機設計中發揮著越來越重要的作用，本文闡述了國內外在飛機設計中廣泛使用的結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析等，介紹了各種仿真技術的應用范圍，為飛機的機械設計及研究提供參考。
一、引言
機械產品設計是一個近代完善的過程，尤其對于飛機等航空器是集各種先進科技成果于一體的產品，設計結果都需要進行反復多次的地面試驗，才能驗證設計結果能否符合要求。
在仿真技術獲得大規模應用之前，大部分試驗都是依靠產品樣機進行的，不僅成本高昂，而且試驗一旦失敗，對后續設計將會產生極大影響，無形之中增加研制成本，研制周期也得不到保證，隨著現代計算機仿真技術的發展，在飛機設計中，越來越多的使用虛擬仿真技術。在概念設計階段，仿真技術可以快速預測產品強度及性能，是試驗無法取代的。
目前，使用較為廣泛的有：結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析。
二、飛機設計中的仿真技術
1、結構強度分析
飛機的設計中，滿足結構強度要求是設計的首要要求，可以一票否決設計成果。影響結構強度的主要因素有材料的種類和性質、截面積、形狀等，數年來，新材料的發展還不成熟，因此在飛機設計中應用的不多。
設計人員往往考改變結構的形狀來提高設計產品的強度，在機械產品的最薄弱部位增加受力面，隨著仿真軟件的發展，這些已不是困擾設計員的主要問題，在飛機的零組件設計中，更為突出的強度問題是無法得到零組件所受真實荷載，有時候設計員甚至靠估算或放大載荷數來計算產品的強度，估計結果不利于產品的輕量化設計，目前是困擾設計員強度計算的主要問題，亟待要求更為準確的荷載計算方法。
展開 仿真技術在飛機設計中發揮著越來越重要的作用，本文闡述了國內外在飛機設計中廣泛使用的結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析等，介紹了各種仿真技術的應用范圍，為飛機的機械設計及研究提供參考。
機械產品設計是一個近代完善的過程，尤其對于飛機等航空器是集各種先進科技成果于一體的產品，設計結果都需要進行反復多次的地面試驗，才能驗證設計結果能否符合要求。
在仿真技術獲得大規模應用之前，大部分試驗都是依靠產品樣機進行的，不僅成本高昂，而且試驗一旦失敗，對后續設計將會產生極大影響，無形之中增加研制成本，研制周期也得不到保證，隨著現代計算機仿真技術的發展，在飛機設計中，越來越多的使用虛擬仿真技術。在概念設計階段，仿真技術可以快速預測產品強度及性能，是試驗無法取代的。
目前，使用較為廣泛的有：結構強度計算，多體動力學仿真、多學科多目標結構優化、內外流場分析、非線性有限元分析、疲勞強度分析、電磁仿真分析，機電液聯合仿真分析。
01結構強度分析
飛機的設計中，滿足結構強度要求是設計的首要要求，可以一票否決設計成果。影響結構強度的主要因素有材料的種類和性質、截面積、形狀等，數年來，新材料的發展還不成熟，因此在飛機設計中應用的不多。
設計人員往往考改變結構的形狀來提高設計產品的強度，在機械產品的最薄弱部位增加受力面，隨著仿真軟件的發展，這些已不是困擾設計員的主要問題，在飛機的零組件設計中，更為突出的強度問題是無法得到零組件所受真實荷載，有時候設計員甚至靠估算或放大載荷數來計算產品的強度，估計結果不利于產品的輕量化設計，目前是困擾設計員強度計算的主要問題，亟待要求更為準確的荷載計算方法。
展開 飛機設計是一項復雜、周期很長、技術含量非常高的工作， 其研發過程充滿了挑戰性。本期為大家分享飛機總體方案快速設計評估軟件ARDS。
概述
飛機總體方案快速設計評估軟件主要用于在飛機論證及方案階段進行概念設計和方案設計及分析評估，簡稱ARDS軟件。該軟件根據民用飛機、軍用飛機的設計要求及特點，按照正向創新設計思想開發，主要包括總體方案定義、方案快速建模、方案快速分析與優化、方案快速評估這四大模塊，用戶可采用手動拖拽方式和參數定義方式實現總體方案三維模型的快速創建，可在同一軟件中完成整個飛機概念設計方案的設計及驗證，并可生成可供方案評審及后續設計的三維模型及設計分析數據。
該軟件可用于大中型客機、支線客機、公務機、通用飛機、水上飛機等民用飛機的總體設計，也可用于戰斗機、運輸機、轟炸機、艦載機、無人機等軍用飛機的總體設計。該軟件可將飛機設計師的創意快速三維化，并支持對創意方案的快速分析驗證及評估。三維建模時按照部件方式建模，主要部件可分為機身、機翼、尾翼、進氣道/發動機短艙、座艙蓋/風擋、整流罩/邊條翼、螺旋槳、起落架、外部吊掛裝置等，艙室劃分與布置及系統布置是采用簡化模型或導入模型的方式進行創建，裝載布置可快速布置人員、武器、貨物等裝載對象。該軟件框架靈活，能根據需求快速定制開發和軟件集成。
展開 但當飛機飛行變得更快更高時，設計師又碰到了一個難題，就是顫振現象。顫振曾多次造成飛機墜落，許多飛行員因而喪生，飛機設計師們為此花費了巨大的精力研究顫振現象。當今，顫振仍然是飛機設計必須要考慮的問題，對飛機設計至關重要。
▲無人機顫振解體
氣動彈性力學中，顫振是彈性體在氣流中發生的不穩定振動現象。飛機顫振是作用在機翼、尾翼等結構上的非定?？諝鈩恿?、慣性力以及彈性力耦合引起的振幅不衰減的自激振動。顫振屬于氣動彈性穩定性問題，具有多種現象形態，就其空氣動力方面發生的原因而言，顫振問題可分為兩大類。第一類是發生在勢流中，流動分離和邊界層效應對顫振過程沒有重要影響，通常稱為經典顫振。第二類是與流動分離和漩渦形成有直接關系，可稱為失速顫振。
20世紀70年代起，寬頻帶伺服控制系統開始應用于飛機。隨著現代飛機柔性的增大，飛機系統與飛行控制系統之間耦合變得不可忽略，飛機結構彈性振動信號與剛體運動信號一起被傳感器接收，經飛行控制系統處理后驅動舵面偏轉，偏轉產生的氣動力變化激勵機體產生振動，也會影響飛機的顫振特性，這類現象可稱為氣動伺服彈性。
飛機一旦在空中發生顫振，會在極短的時間內導致結構毀滅性的破壞，飛行員幾乎沒有處置時間，因此飛機飛行包線內不容許發生顫振現象，對于民用飛機來說，對顫振的要求更為苛刻，須通過大量的理論分析、風洞試驗、地面試驗以及顫振試飛來驗證飛機滿足適航條款的規定。
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</p><p><strong>PART/1</strong></p><p><strong><em>范式轉移：從“本地單機”到“云端協同”</em></strong></p><p>傳統飛機研發的設計仿真流程，是一個線性且高度依賴本地算力的過程：</p><p>設計師用CATIA繪制三維模型，另存為STEP格式，發給仿真工程師；仿真工程師導入Abaqus或Fluent，劃分網格、求解計算，生成GB級的結果文件
支架組件需要五個連接點（如圖1中橙色所示）才能安裝到飛機上。優化設計需要滿足的一組設計標準包括設計和非設計空間、連接點、材料特性和結構載荷規范。
標準拓撲優化軟件追求質量減輕或剛度增加等優化目標，但MSC Apex Generative Design在創建最佳輕量化設計的同時使用了明確定義的最大應力目標。
準確測試膠粘劑的力學性能，特別是剪切模量，對于飛機結構的有效設計至關重要。
在膠粘劑性能機械測試中出現的問題可分為宏觀與微觀兩類。最突出的宏觀問題是膠接材料表面處理（打磨、化學蝕刻等）對膠接接頭性能以及生產技術方面（工藝時間、所需專用設備等）的巨大影響。在膠粘劑測試的微觀方面，特別是在剪切模量測試中，最重要的是接頭中應力分布的均勻性以及膠粘劑/被粘物界面的粘附性。
圖2：Adams/Aircraft界面
圖3：基于Adam
Aircraft建立的整機模型
02
功能介紹
Adams起落架功能是進行飛機仿真的工程設計環境。
除了設計飛機起落架，很多工業場景都能和機器學習結合，提高設計效率。只要有數據，就能用DTEmpower。
很多人都在想：人工智能浪潮下，工業AI具體長什么樣？
作為國內領先的工業軟件企業，天洑正通過一個個鮮活的案例，給出自己的答卷。
U2 偵察機采用 Fusion 360 設計，其氣動設計靈感源自以長滑翔和低能耗著稱的信天翁飛機。該設計采用略微彎曲的高展弦比機翼，模仿鳥類的翱翔效率，從而在降低油耗的同時擴大偵察范圍。設計重點在于隱身輪廓、輕質材料和滑翔機般的穩定性，使該概念成為執行長時間偵察任務并最大程度減少雷達干擾的理想選擇。U2 Spy Star v8 v34.f3d
精彩直播預告
在飛機工程領域，起落架、艙門、水平及垂直面等作動系統是飛機設計的關鍵組成部分。運用多體動力學方法對這些系統進行建模與分析時，需兼顧仿真工具特性與行業工程經驗。為此，?？怂箍低瞥龌诙囿w動力學的飛機系統參數化建模與分析工具，深度融合軟件功能與工程實踐，顯著提升行業工程人員的工作專業性與便捷性。
JetZero 作為航空技術前沿探索者，運用 Altair 仿真與 AI 技術突破飛機設計瓶頸，對此我們深感振奮。雙方對構建高效可持續航空產業的愿景高度契合。當前，在加速設計進程、降低工程復雜度及拓展航空創新邊界方面，Altair 技術組合具備行業領先優勢。
</p><p><br></p><p>我們研究一款飛機第一步肯定是進行初步概念設計階段快速外形設計迭代仿真，也就是飛機氣動外形設計，比如eVTOL旋翼要怎么設計怎么布置，如果有固定機翼的話，固定機翼的形狀布置設計。
本次會議由中國仿真學會主辦，中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所、航空科技揚州實驗室等單位承辦，天洑軟件作為協辦單位受邀參展并發表主題報告。
