免费论文：基于柔性集成的飞机总体综合设计系统原型研究

飞机设计是一项在航空科学技术中有着核心性作用的复杂系统工程。总体设计是整个飞机研发过程中的一个重要阶段，涉及到诸多学科专业，对于飞机综合性能有着很大的影响。为综合集成飞机总体设计过程中所使用的各种设计分析工具以进一步提高设计质量和设计效率，提出并初步实现了一种适用于飞机总体设计阶段的具备可集成性、协同化、支持方案设计全过程的基于柔性集成的飞机总体综合设计原型系统。利用该系统可以使设计人员可定制化的开发与柔性集成飞机总体设计阶段所需要使用的不同学科专业的各种软件工具，建立可供一个设计团队使用的基于设计流程的协同式网络化设计环境，并满足总体设计阶段设计迭代和数据管理的需求。具体而言，论文的研究可归纳如下：1. 提出了基于柔性集成的飞机总体综合设计系统的概念，从而将各专业软件工具、基础数据、设计流程和数据管理等飞机总体设计所涉及的各方面内容通过开放性的柔性集成逻辑进行整合，以提升飞机总体设计水平。梳理了构建飞机总体综合设计系统所需要重点考虑的要素，总结提出了飞机总体综合设计系统的主要技术需求。开展了系统的原型框架设计，提出了系统的软件总体架构并设计了与之相适应的总体硬件架构，并按以上原则实现了原型系统的开发与运行。2. 提出了一套开放式的数据库开发与集成体系，构建了数据库开发与集成框架并建立了一系列基础数据库。探讨了数据库开发与集成框架的设计与应用目标，进行了总体架构定义，阐述了其设计特点与主要功能并进行了框架的开发与实现。基于数据库开发与集成框架构建了一系列飞机总体设计用基础数据库资源，包括飞机总体方案实例库、飞机结构件实例库、翼型数据库、发动机数据库、起落架数据库、航空座椅数据库、机载雷达数据库、航空武器数据库、座舱显控数据库、机电与航电设备数据库和飞行员人体数据库等11个基础数据库。对各基础数据库的建立与应用情况进行了讨论。3. 提出了对飞机总体设计过程中的各类设计与分析软件的柔性集成方法，建立了组件柔性开发与集成框架。讨论了建立组件柔性开发与集成框架的技术需求，根据技术需求进行了框架与功能的定义和实现，明确了应用组件柔性开发与集成框架进行组件开发、集成与应用的总体逻辑与方法。4. 提出并建立了基于流程的协同设计环境与多方案数据管理环境。研究了基于设计流程的协同设计方法并在此基础之上构建一个基于分布式技术的多人协同设计环境，讨论了其架构设计与功能特点。总结了飞机总体设计中所涉及到的数据及其分类，提出了多方案过程数据管理方法。根据所提出的理论方法从主要技术需求与指标、软件框架与功能定义和多方案数据协同管理环境的应用模式等三方面讨论了多方案数据协同管理环境的设计与实现。5. 提出了飞机总体构型设计理论方法、模型构建方法和支持措施。应用数据库开发与集成框架和组件柔性开发与集成框架基于CATIA平台开发了一系列飞机总体构型设计与建模组件。实现了翼面类和机身类部件的参数化建模组件，基于结构件实例库的飞机机体结构建模组件以及民用飞机驾驶舱构型设计和民用飞机货舱布置设计等面向民用飞机的参数化设计组件。通过若干实例验证了设计组件相关功能的有效性与可靠性。6. 提出并实现了应用柔性集成方法集成分析与优化软件以开展飞机总体设计多学科特性分析与优化任务。作为集成分析的切入点，本章中选择性的研究了基于涡格法的气动特性分析和针对超音速民机的基于面积率的波阻分析与减阻优化方法，并通过组件柔性开发与集成框架对以上研究内容进行了开发实现与系统集成。通过分析与优化实例验证了集成化分析与优化的有效性和可靠性。

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