飛機氣動布局設計
關注創建者：PC123 創建時間：2017-05-22
飛機氣動布局設計的視頻教程
在Isight平臺上進行的基于MATLAB和AVL的無人機氣動布局參數優化設計
1、MATLAB和AVL模塊的準備，包括： Matlab的M文件的編寫及注意事項； AVL輸入文件的編寫； AVL批處理文件的編寫； 2、Isight模塊的集成及優化的設置，包括： matlab模塊的集成； 輸入輸出參數的設置； 環境變量的設置； 命令語句的添加及注意事項； Simcode的AVL模塊的集成； 輸入輸出參數的設置； 調用代碼的集成； 目標參數和優化的設置；
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Fluent旋轉機械氣動與噪聲設計應用——氣動噪聲分析設計流程
Fluent旋轉機械氣動與噪聲設計應用——氣動噪聲分析設計流程 適用人群：學習型仿真工程師；理工科學生；旋轉機械噪聲從業人員 Fluent旋轉機械氣動與噪聲設計應用——氣動噪聲分析設計流程（免費）【已結束】 直播時間：2023-06-20 19:30 本講座從風扇氣動噪聲的產生機理入手,對風扇的氣動噪聲進行仿真預測方法的研究。
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基于icem+fluent飛機氣動仿真
本課程從Catia模型處理，到ICEM劃分網格，再到Fluent設置，詳細介紹固定翼飛機(DLR-F6翼身融合體)的氣動仿真過程，并包括各種云圖，壓力系數，氣動力系數的后處理以及和風洞實驗數據的對比，邊界層的處理等，可以得到指定來流速度，攻角，雷諾數的情況下，飛機的升力、阻力、力矩系數，以及機翼各截面位置的壓力系數等流場情況以及氣動力情況！
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飛機氣動布局設計的實例教程
20 世紀初，美國就開展了高超聲速飛機的相關研究，并先后提出了多個概念方案。廖孟豪等[3]對美國軍方和軍工部門提出的4個高超聲速作戰飛機概念方案進行了梳理，對比分析了各個概念方案的氣動布局特點，分析認為，美國高超聲速作戰飛機氣動布局向提升低速特性、降低內外流耦合程度、增加機身容量等方向演變。左林玄等[4]詳細總結了高超聲速飛行器的氣動布局分類，并指出未來高超聲速飛行器的布局將向翼身融合布局和乘波體布局兩個方向發展。李憲開等[5]結合高超聲速飛機的需求，分析了高超聲速飛機氣動布局設計存在的問題、難點和關鍵技術。
氣動布局技術是水平起降高超聲速飛機研制的核心技術之一。崔凱等[6-7]采用前體/發動機一體化設計思想，給出了一種雙旁側進氣翼身融合體概念設計方案。國內對高超聲速飛行器的相關研究日趨活躍，但對高超聲速飛機尤其是氣動布局方面的研究還不多，而且缺乏具體的應用背景和需求指標牽引。劉濟民等對高超聲速ISR平臺的軍事需求進行了分析，并對其在未來海戰中的應用進行了研究[8]。根據軍事需求分析得到的能力需求，目前的技術發展水平和對未來作戰使用的基本構想，對高超聲速ISR 平臺做以下技術想定，見表1。
表1 高超聲速ISR平臺主要技術指標
Table 1 Main technology index of hypersonic ISR vehicle
本文以上述高超聲速ISR 平臺目標圖像為需求牽引，擬采用類乘波體氣動布局，對高超聲速ISR平臺的氣動外形進行初步設計與性能分析，并進一步驗證氣動外形概念方案滿足設計需求的程度，找到軍事需求與技術滿足度之間的差距，為高超聲速飛機氣動布局技術研究指明努力的方向。
1 氣動外形設計方法
氣動外形設計包括乘波前體氣動外形優化設計、機翼設計。
展開 文獻[1]和文獻[2]基于伴隨算子，研究大飛機在全機狀態下的機翼多參數、高精度優化設計，并考慮短艙和機身對機翼氣動特性的影響；文獻[3]采用非結構混合網格方法數值求解N-S方程，分析了進排氣效應對機翼氣動載荷的影響；文獻[4]對大飛機布局風洞實驗尾支撐干擾開展了數值模擬和實驗研究，數值方
法計算結果與風洞實驗結果有很好的一致性；文獻[5]基于3D數字樣機和高精度數值模擬方法，設計自動駕駛儀閉環仿真系統；文獻[6]研究非平面機翼的氣動性能；文獻[7]研究寬體飛機客艙環境控制系統的通風情況；文獻[8]研究飛機在大迎角條件下的氣動特性；文獻[9]研究飛機機翼的結構和氣動耦合技術；文獻[10]研究飛機空氣動力和穩定特性；文獻[11]研究運輸機尾部降阻增升方案的設計，并進行風洞試驗；文獻[12]考慮進氣道幾何特征，研究高速飛機的進氣道特性；文獻[13]使用降階模型，數值模擬飛機的結冰特性；文獻[14]研究大飛機縫翼滑軌對飛機氣動性能的影響；文獻[15]數值模擬大飛機靜壓孔周圍的壓力系數，仿真得出壓力系數與實際側滑角的關系；文獻[16]基于分布式推進系統與翼身融合體耦合的飛機氣動布局設計方案，研究設計參數對飛機氣動特性的影響；文獻[17]計算評估大量外形方案性能，完成民用飛機與發動機集成構型下機翼多目標優化設計；文獻[18]估算機翼下掛載吊艙對試驗飛機飛行品質的影響；文獻[19]提出智能自適應控制策略，并對波音747進行仿真，效果顯示能夠實現強風干擾影響下的大飛機姿態快速穩定與快速機動。
雖然對大飛機的氣動特性研究較多，但是關于概念設計戰略大飛機，且加裝預警雷達天線后的氣動特性對比方面的研究，尚未搜到相關文獻；因此，筆者采用CFD技術，研究戰略大飛機的概念設計，并進行戰略運輸機和戰略預警機的氣動特性研究。
展開 近日，中國最先進氣動設計的民航客機，進行風洞測試！
這一最新客機的縮比模型，展示出世界頂尖的該類別民航機氣動整體布局，讓人眼前一亮！
上圖就是中國航空工業氣動院設計的“靈雀B”大邊條翼身融合民航客機驗證機縮比模型。
它剛剛實施了首次風洞自由飛試驗，在我國先進大尺寸風洞中完成六自由度飛行試驗。試驗中該先進民航客機縮比模型的操縱性、穩定性、飛行品質得到了考驗。
大邊條、翼身融合，是現代戰斗機上極為出色的一種氣動整體布局，目前還沒有民航客機使用這一設計，假如中國能率先打造相關客機，將引領該領域世界潮流。邊條是機身機翼之間的延展過度結構，它最大的優點是可以產生有利的脫體渦，改善提高飛機氣動性能。
在歷史上，后掠翼或三角翼有著較好的高速性能，但低速性能很差，升阻比不理想。而在大迎角飛行時，常規布局的飛機容易失速，這扼制了機動性的改善。此外傳統布局橫側穩定性不盡理想。
為克服后掠翼等傳統布局上述缺點，出現了大邊條翼設計，它能夠產生有利的脫體渦流，使得低速下、大迎角下仍有足夠升力。橫測穩定性也有所改善。
此外，大邊條令飛機在相對高速飛行時，激波強度獲得降低，提高了機翼氣動效率，包括配平阻力減少大約20%。這對于進一步提高已經接近音速的現代民航客機的速度，有明顯益處。
大邊條往往與翼身融合布局同時出現，即機翼和機身結構采用漸進過渡，而不是傳統上突兀的簡單過渡。這有利于優化整體氣動性能，同時也有利于增大內部空間，翼身融合部位可安排油箱、設備艙等等。
展開 在這個方面，設計轟20的氣動布局和材料就尤為重要。
首先，轟20將采用翼身融合的常規氣動布局，轟20為什么會采用常規的氣動布局？這是因為我軍第一次自主研制大型轟炸機，之前只是仿制前蘇聯的轟炸機，沒有自主的設計理念和設計思想，因此，綜合考慮還是采用熟悉的穩當的設計為佳。但是也要在設計中大量應用最新技術，比如翼身融合、電傳操縱、二次曲面機身設計、前后緣機動襟翼、機翼大型一體油箱等新技術。綜合考量的隱形設計。隱形設計的第一項就是翼身融合，這是在我國最近的戰斗機設計中已經大量使用的技術，沒有什么困難。翼身融合的好處是整個機身與機體形成較好的曲面過渡，沒有造成雷達波反射的拐角和直面，大大減少被敵人發現的概率。
轟20大量使用碳纖維復合材料，現在評價一架飛機的先進與否的重要一條是使用了多少復合材料，我們的新轟八就是大量的使用了我國自己研制的碳-碳纖維復合材料制作機身結構件。使用復合材料的好處是既減輕了機體的結構重量，又可大大提升飛機的載油量和載彈量，也大大延伸了飛機的作戰航程。另外，使用復合材料也可容易實現飛機的隱形目的，同時轟20埋入式翼根發動機隱身技術。轟20型轟炸機采用了四臺‘太行’渦輪風扇發動機，使用左右各兩臺的布局，布置在翼根兩側。由于轟20采用了大翼面翼身融合設計，發動機緊貼翼根用埋入式方式固定在機翼上部。這樣做的好處是發動機進氣口在機翼前上部，很難被敵方探測到，出氣口在機翼后上部，發動機所散發的熱氣流經過紅外抑制裝置作用，可大大減少被敵人紅外探測裝置發現的概率，實現一定程度的隱形目的。
轟20在武器系統方面，武器內置掛架技術，由于這款飛機要求隱形性能和遠程導彈攻擊，因此，就必須采用內置武器掛架。該飛機可以攜帶兩個轉輪式武器掛架，在機身中段分前后布置。
展開 1903年12月萊特兄弟成功試飛了第一架飛機“飛行者一號”，此后飛機經歷了110多年的快速發展。戰斗機在第一次世界大戰后期由偵察機演變而來，并從此登上歷史舞臺，對制空權起到了關鍵性作用。隨著作戰模式的不斷演變，戰斗機設計要求不斷提高，加之各種理論與關鍵技術相繼突破，戰斗機綜合性能不斷提升，其總體氣動布局也隨之改變。
戰斗機總體氣動布局直接影響其飛行性能及作戰效能等。雖然現在歐美與俄羅斯等國采用其各自不同的五代或六代劃分法，但出于方便探討戰斗機氣動布局特點的目的，本文仍基于美國2006年之前的四代劃分法，對國外第一代到第四代戰斗機總體氣動布局演變進行歸納總結，并對未來戰斗機總體氣動布局進行初步預測。
01
戰斗機總體氣動布局演變
戰斗機劃代的根本依據是戰斗機作戰模式的改變、技術的突破、性能的提升。
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<p>“2.8GB的機翼CFD結果，還得傳15分鐘。美國那邊上午十點就要評審，我這是又得熬夜了。”——這曾是飛機研發工程師老張的日常：跨洋傳輸大模型、苦等下載、格式轉換、版本混亂……無數個深夜，都耗在了數據的搬運而非真正的工程分析上。</p><p>然而2026年的今天，一種全新的研發范式正在航空工程師群體中悄然普及：</p><p>他們只需打開瀏覽器，輸入賬號，就能實時訪問云端的最新模型，與全球同事在同一虛擬空間中協作
航空航天工業是對零部件質量和可靠性要求最高的行業之一。利用增材制造技術生產高科技零部件的潛力巨大。這種新工藝提供了創造新型設計的機會，這些設計以功能為導向，具有優化和面向目的的幾何形狀。
面臨挑戰
MSC Apex Generative Design的以功能為導向的組件優化誕生于帕德博恩大學直接制造研究中心與工業合作伙伴的一個研究項目。為重新設計優化項目確定并選擇了一個航空航天支架
飛行器氣動設計、結構強度與疲勞、燃燒與傳熱、電磁散射（隱身）、軌道動力學直接觸及了航空航天領域仿真的技術核心。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，精準把握這些算法的計算特性，是為客戶提供最優硬件解決方案的關鍵。
我將為您逐一解析這五大航空航天仿真領域。
核心結論速覽表
光學系統總體布局設計方法6個月前
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合
一、 前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜
你坐飛機，每次起飛離地時空姐都會提醒你，收起小桌板，調直靠背，摘下耳機，打開窗戶遮陽板……
經過漫長巡航，飛機要降落了。你電影還沒看完，空姐又來提醒你，摘下耳機，收起小桌板，調直靠背，打開遮陽板......
你好奇了，為啥起飛和下降階段管這么嚴？
因為起飛和下降最危險。起飛的3分鐘和降落的8分鐘，一直被稱為“黑色11分鐘”。盡管這11分鐘相比總飛行時長很短，但這兩個階段的空難卻占大半
一、初始結構的繪制
1、目標在無限遠的連續變焦系統
目標在無限遠的連續變焦系統，也叫連續變倍系統。是指通過系統的各個活動組分的移動改變系統焦距，以實現系統放大倍率的系統。連續變倍的光學系統根據系統可移動的變焦組好補償組的數量不同，可分為三組元、四組元、五組元以及二組元等各種不同形式。先以三組元連續變焦系統為例介紹其指定設計方法。
三組元連續變焦系統在進行連續變焦光學系統設計之前，首先在
一、 初始結構的繪制
1、目標在無限遠的連續變焦系統
目標在無限遠的連續變焦系統，也叫連續變倍系統。是指通過系統的各個活動組分的移動改變系統焦距，以實現系統放大倍率的系統。連續變倍的光學系統根據系統可移動的變焦組好補償組的數量不同，可分為三組元、四組元、五組元以及二組元等各種不同形式。先以三組元連續變焦系統為例介紹其指定設計方法。
三組元連續變焦系統在進行連續變焦光學系統設計之前
一、目標在有限距離的顯微連續變焦系統
對于系統目標在有限遠的顯微系統，操作方式和前面相同。只是在建立初始數據時在參數表的物面距離上填寫系統物距值。
圖1.顯微系統連續變倍系統初始數據
然后發現界面上顯示的不是系統焦距值，而是初始放大率值以及變倍比、物面高度、像面高度、物方數值孔徑NA0、像方數值孔徑NA0以及系統最小焦距等內容。
圖2.顯微系統連續變倍系統數據填寫
一、目標在有限距離的顯微連續變焦系統
對于系統目標在有限遠的顯微系統，操作方式和前面相同。只是在建立初始數據時在參數表的物面距離上填寫系統物距值。
圖1.顯微系統連續變倍系統初始數據
然后發現界面上顯示的不是系統焦距值，而是初始放大率值以及變倍比、物面高度、像面高度、物方數值孔徑NA0、像方數值孔徑NA0以及系統最小焦距等內容。
圖2.顯微系統連續變倍系統數據填寫
