飞翼布局无人机族总体参数优化方法

发布时间：2022-09-28 21:21

　　飞翼布局无人机在气动效率和隐身性能上具有明显优势。随着无人机技术的进步,具备多任务能力的无人机逐渐成为研究热点。但是不同任务需求所规定的任务剖面不一,单一机型通常难以兼顾各飞行任务下的最优性能。无人机族策略为实现多任务能力提供了一种解决方案。本文研究对象是一种飞翼布局无人机族概念方案,包括打击和侦察任务的两个子机型,机身设计为通用平台,机翼设计为专用可替换模块。本文目的是为飞翼布局无人机族总体参数综合分析和优化提供一种有效的方法和工具,主要内容包括:1)针对飞翼布局无人机族的设计特点,研究了无人机族外形参数化方法,并通过CATIA二次开发实现了各机型在干净构型和操纵面偏转构型下的三维建模。采用快速数值方法（全速势方程和面元法）和工程方法相结合的气动分析方法,计算了各子机型的干净构型气动特性和起飞、巡航状态下配平构型的气动特性。2)在现有理论方法和模型的基础上,研究了适用于无人机的推进系统模型、重量分析模型、性能分析模型,通过多学科模块的集成,建立了总体方案的综合分析模型。3)研究了无人机族设计的优化方法,定义了单机型和飞机族的优化问题,采用了二级优化策略,设计了适用于无人机族的总体参数... 

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状综述
        1.2.1 飞翼布局作战无人机
        1.2.2 可重构模块化设计
        1.2.3 飞机族多学科设计优化
    1.3 研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 本文内容
第二章 飞翼布局无人机族外形参数化方法
    2.1 坐标系定义
    2.2 参数化模型
        2.2.1 平面形状参数
        2.2.2 翼型剖面参数
        2.2.3 机身控制曲线
    2.3 基于CATIA的参数化建模方法
        2.3.1 基于VB的 CATIA二次开发方法
        2.3.2 三维模型建模流程
        2.3.3 重要几何特征参数
    2.4 本章小结
第三章 飞翼布局无人机族气动分析方法
    3.1 气动分析工具
        3.1.1 FLO22程序
        3.1.2 PAN AIR程序
        3.1.3 FRICTION程序
    3.2 气动分析自动化流程
        3.2.1 干净构型气动分析流程
        3.2.2 巡航构型气动分析流程
        3.2.3 低速构型气动分析流程
    3.3 本章小结
第四章 飞翼布局无人机族多学科综合分析模型
    4.1 推进系统模型
        4.1.1 推力特性
        4.1.2 油耗特性
        4.1.3 特征尺寸与重量估算
    4.2 重量分析模型
        4.2.1 重量分类
        4.2.2 结构重量估算方法
        4.2.3 推进系统重量
        4.2.4 系统设备重量估算
    4.3 性能分析模型
        4.3.1 场域性能
        4.3.2 任务性能
        4.3.3 设计点性能
        4.3.4 RCS计算模块
    4.4 飞翼布局无人机族总体综合分析模型
        4.4.1 各学科模型集成方法
        4.4.2 无人机族总体综合分析程序
    4.5 本章小结
第五章 飞翼布局无人机族总体参数优化
    5.1 飞翼布局无人机族设计要求
    5.2 飞翼布局无人机族优化问题表述
        5.2.1 单机型优化问题
        5.2.2 无人机族优化问题
    5.3 飞翼布局无人机族优化求解方法
        5.3.1 二级优化方法
        5.3.2 组合优化策略
    5.4 飞翼布局无人机族优化过程的实现
        5.4.1 i SIGHT自动化分析框架
        5.4.2 基于代理模型的优化流程
    5.5 飞翼布局无人机族优化结果与分析
        5.5.1 单机型优化结果与分析
        5.5.2 无人机族优化结果与分析
        5.5.3 飞翼布局无人机族方案代价分析
    5.6 本章小结
第六章 总结
    6.1 工作总结
    6.2 主要创新点
    6.3 进一步工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向客机总体设计的涡扇发动机分析模型[J]. 张帅,王宇,钟伯文,张驰.  南京航空航天大学学报. 2016(03)
[2]X-47B战术技术指标分析研究[J]. 李志,孙智孝.  航空科学技术. 2016(04)
[3]X-47B飞翼气动布局设计分析[J]. 马怡,潘志雄,罗烈.  航空科学技术. 2014(12)
[4]面向客机族的总体参数优化方法[J]. 余雄庆,张帅.  南京航空航天大学学报. 2012(05)
[5]多学科设计优化在非常规布局飞机总体设计中的应用[J]. 胡添元,余雄庆.  航空学报. 2011(01)
[6]运输机机翼外形和吊舱位置一体化优化方法[J]. 沈琼,余雄庆,湛岚.  航空工程进展. 2010(01)
[7]一种面向产品族设计的二级优化方法[J]. 雍明培,余雄庆.  机械科学与技术. 2008(01)
[8]基于模块化产品平台的飞机族设计技术探讨[J]. 雍明培,余雄庆.  飞机设计. 2006(04)
[9]多学科设计优化中常用代理模型的研究[J]. 穆雪峰,姚卫星,余雄庆,刘克龙,薛飞.  计算力学学报. 2005(05)
[10]无人机起飞质量设计方法研究[J]. 张志刚,党荣军,张毅,王和平.  飞机设计. 2005(03)

博士论文
[1]翼身融合布局无人机总体多学科设计优化研究[D]. 邓海强.南京航空航天大学 2017
[2]客机总体综合分析与优化及其在技术评估中的应用[D]. 张帅.南京航空航天大学 2012
[3]飞翼布局飞机总体多学科设计优化研究[D]. 胡添元.南京航空航天大学 2010
[4]基于模块化通用平台策略的飞机族设计优化方法[D]. 雍明培.南京航空航天大学 2008

硕士论文
[1]复杂气动问题的面元法计算及工程化[D]. 苏剑.西北工业大学 2007



本文编号：3682407