基于CAD的飞机总体布置自动化和质量特性的估算

论文摘要

飞机设计涉及多门学科,多学科设计优化(MDO)是飞机设计的重要研究方向。近来,随着各学科研究的不断深入,各学科的分析程序和软件的精度越来越高。这就要求各学科的几何模型具有更高的精度。另一方面各种CAD软件在建立精确的几何模型方面具有明显的优势。因此,将CAD技术与各学科高精度分析工具有机地结合起来,可以增强飞机MDO系统的性能。本文研究一种面向MDO流程的基于CAD技术的飞机结构件布置与内部装载布置、质量特性计算与质心调整的方法。实现飞机MDO的一个关键环节是面向多学科分析和优化的模型生成器。模型生成器的功能是:根据描述飞机总体方案的参数,能自动地生成飞机主要的结构件的几何模型,基于知识工程的内部装载布置的参数描述,自动地完成内部装载的布置,并在这个几何模型基础上能自动地计算质量特性和调整质心。本文应用CATIA软件二次开发技术编制了模型生成器,实现了飞机主要结构件参数化建模过程的自动化和内部装载布置的自动化。以飞翼布局的无人机为例,详细阐述了应用CATIA的二次开发技术实现飞机结构件生成布置与内部装载布置的CAD模型的参数化建模方法,以及基于CAD模型的质量特性计算和为满足飞控模块要求而进行的质心调整的方法。所编制的程序能自动生成包含主要结构件和内部布置的飞翼CAD模型,并能计算出飞翼无人机质量特性计算和质心位置。算例验证了该程序的可行性和有效性。研究结果表明,本文编制的基于CATIA二次开发的程序模块能有效地应用于飞翼总体布置的自动生成和质量特性估算和质心调整,为实现某飞翼布局飞机的多学科设计优化提供了基础模块。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 飞机总体设计中的总体布置
• 1.3 飞机总体设计中的质量特性计算
• 1.4 本文的目的与内容
• 第二章 CATIA 二次开发技术
• 2.1 引言
• 2.2 CATIA 二次开发的接口
• 2.3 CATIA Automation 主要接口对象继承关系
• 2.4 CATIA 二次开发的步骤
• 2.5 CATIA 二次开发应用实例
• 2.6 模板生成器应用程序的设计
• 第三章 主要结构布置的自动化
• 3.1 引言
• 3.2 主要结构布置的参数
• 3.3 主要结构件的CAD 模型的生成
• 3.4 结构件布置实例
• 3.5 小结
• 第四章 基于知识工程的内部装载的布置
• 4.1 基于知识工程的内部装载布置的含义
• 4.2 基于知识工程的内部装载布置的参数化描述
• 4.3 基于知识工程的内部装载布置自动化的实现方法
• 4.4 基于知识工程的内部装载布置自动化的实例
• 4.5 小结
• 第五章 基于CAD 的质量特性计算
• 5.1 引言
• 5.2 质量特性的计算方法
• 5.2.1 质量的计算方法
• 5.2.2 质心的计算方法
• 5.3 质量特性的计算实例
• 5.4 质心调整的实现方法和实例
• 5.5 小结
• 第六章 总结和进一步工作
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文