飞翼布局无人机族结构初步设计与优化
发布时间：2022-12-24 10:24
无人机初步设计涵盖了总体设计、结构设计、推进系统、操稳和性能分析等多个学科。本文对飞翼布局无人机族群进行结构设计初步研究,具体研究内容如下:1)根据飞翼式布局外形特征参数,使用CATIA二次开发技术对打击型和侦察型无人机的气动外形进行参数化建模。根据无人机族结构设计要求,在CATIA平台分别完成两种类型无人机的结构布置线框模型。2)基于PCL语言自动实现几何曲面重建,网格划分,载荷和边界条件设置和有限元物理属性定义等,生成结构有限元模型。在此基础上采用修正可行方向法对两种机型的单一构型无人机分别进行结构优化。3)针对共享机身模块的无人机族结构优化问题,提出了一种可以同时实现通用模块和专用模块的结构尺寸二级优化方法。优化流程分为通用模块和专用模块两个层次,其中通用模块为系统层次,主要任务是确定机身模块结构件尺寸;专用模块为子系统层次,为了确定机翼受力构件的具体尺寸,并将结果返回到系统级。经过多次迭代,获得通用模块和专用模块结构尺寸的最佳组合。本文着重研究了将无人机族的概念和方法应用于飞翼布局无人机族的结构初步设计中。通过对飞翼布局无人机族的结构设计优化的研究,初步形成了一套具有飞翼布局特...
【文章页数】：67 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
1.1.1 飞翼布局飞机的发展
1.1.2 飞机族的应用与发展
1.2 研究现状
1.2.1 飞翼无人机和飞机族结构优化研究现状
1.2.2 无人机族设计与开发的意义
1.3 本文研究内容
第二章 飞翼布局无人机族气动外形快速建模
2.1 CATIA软件的应用
2.2 MSC.Patran及 PCL语言二次开发
2.3 飞翼布局无人机族外形参数化建模
2.3.1 关键几何参数定义
2.3.2 机翼三维建模
2.3.3 机身三维建模
2.3.4 整机三维模型创建
2.4 小结
第三章 无人机族构型设计和结构布置方案
3.1 结构几何模型生成方法
3.2 飞翼布局机翼结构受力型式选择
3.3 飞翼布局机身结构受力型式选择
3.4 机翼和机身结构件布置
3.5 小结
第四章 无人机族结构有限元模型
4.1 有限元结构几何建模
4.1.1 机翼结构模型重建
4.1.2 通用机身结构模型
4.1.3 生成无人机族结构布置模型
4.2 结构有限元模型
4.2.1 网格划分
4.2.2 定义载荷和边界条件
4.2.3 设置有限元模型物理属性
4.3 结构载荷施加方法
4.4 结构分析自动化流程
4.5 小结
第五章 无人机族结构优化方法
5.1 打击型和侦察型无人机单独优化模型
5.2 优化结果和分析
5.3 飞翼布局无人机族结构尺寸的二级优化方法
5.4 考虑通用性的结构优化过程的实现
5.5 结构尺寸二级优化结果及分析
5.6 小结
第六章 总结与进一步工作
6.1 本文总结
6.2 进一步研究工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机结构参数化关联设计及快速调整[J]. 李如,胡毕富,席平,金诗涵. 图学学报. 2016(05)
[2]基于Nastran的无人机机翼结构分析与优化[J]. 姜银方,郭学伟. 机械制造. 2016(08)
[3]复合材料无人机机翼布局的二级优化方法[J]. 刘波,陆振玉,袁东明,马经纬. 玻璃钢/复合材料. 2016(04)
[4]无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证[J]. 刘振东,郑锡涛,冯雁,张迪. 复合材料学报. 2016(05)
[5]飞翼无人机结构布局分级优化研究[J]. 邹耀斌,马晓平. 航空计算技术. 2013(04)
[6]大展弦比飞翼结构拓扑、形状与尺寸综合优化设计[J]. 王伟,杨伟,赵美英. 机械强度. 2008(04)
[7]一种面向飞机族的结构优化方法[J]. 雍明培,余雄庆. 航空学报. 2008(03)
[8]浅析产品设计的通用化、系列化、组合化(模块化)[J]. 贺焰. 航天标准化. 2007(03)
[9]F-35联合攻击战斗机研制过程中的几个特点[J]. 张振华. 现代军事. 2007(09)
[10]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)
博士论文
[1]灵敏度协调优化方法及在飞机族结构优化中的应用[D]. 邹君.南京航空航天大学 2016
[2]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
[3]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]高超声速滑翔式飞行器概念设计综合分析[D]. 邓经枢.南京航空航天大学 2018
[2]飞机结构初步设计的快速方法研究[D]. 张仲桢.南京航空航天大学 2009
[3]飞机概念设计与优化的计算环境研究[D]. 谢岳峰.南京航空航天大学 2008
[4]大展弦比飞翼结构拓扑形状与尺寸优化设计[D]. 王伟.西北工业大学 2007
[5]多学科设计优化代理模型技术的研究和应用[D]. 穆雪峰.南京航空航天大学 2004
本文编号：3726027
【文章页数】：67 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
1.1.1 飞翼布局飞机的发展
1.1.2 飞机族的应用与发展
1.2 研究现状
1.2.1 飞翼无人机和飞机族结构优化研究现状
1.2.2 无人机族设计与开发的意义
1.3 本文研究内容
第二章 飞翼布局无人机族气动外形快速建模
2.1 CATIA软件的应用
2.2 MSC.Patran及 PCL语言二次开发
2.3 飞翼布局无人机族外形参数化建模
2.3.1 关键几何参数定义
2.3.2 机翼三维建模
2.3.3 机身三维建模
2.3.4 整机三维模型创建
2.4 小结
第三章 无人机族构型设计和结构布置方案
3.1 结构几何模型生成方法
3.2 飞翼布局机翼结构受力型式选择
3.3 飞翼布局机身结构受力型式选择
3.4 机翼和机身结构件布置
3.5 小结
第四章 无人机族结构有限元模型
4.1 有限元结构几何建模
4.1.1 机翼结构模型重建
4.1.2 通用机身结构模型
4.1.3 生成无人机族结构布置模型
4.2 结构有限元模型
4.2.1 网格划分
4.2.2 定义载荷和边界条件
4.2.3 设置有限元模型物理属性
4.3 结构载荷施加方法
4.4 结构分析自动化流程
4.5 小结
第五章 无人机族结构优化方法
5.1 打击型和侦察型无人机单独优化模型
5.2 优化结果和分析
5.3 飞翼布局无人机族结构尺寸的二级优化方法
5.4 考虑通用性的结构优化过程的实现
5.5 结构尺寸二级优化结果及分析
5.6 小结
第六章 总结与进一步工作
6.1 本文总结
6.2 进一步研究工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机结构参数化关联设计及快速调整[J]. 李如,胡毕富,席平,金诗涵. 图学学报. 2016(05)
[2]基于Nastran的无人机机翼结构分析与优化[J]. 姜银方,郭学伟. 机械制造. 2016(08)
[3]复合材料无人机机翼布局的二级优化方法[J]. 刘波,陆振玉,袁东明,马经纬. 玻璃钢/复合材料. 2016(04)
[4]无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证[J]. 刘振东,郑锡涛,冯雁,张迪. 复合材料学报. 2016(05)
[5]飞翼无人机结构布局分级优化研究[J]. 邹耀斌,马晓平. 航空计算技术. 2013(04)
[6]大展弦比飞翼结构拓扑、形状与尺寸综合优化设计[J]. 王伟,杨伟,赵美英. 机械强度. 2008(04)
[7]一种面向飞机族的结构优化方法[J]. 雍明培,余雄庆. 航空学报. 2008(03)
[8]浅析产品设计的通用化、系列化、组合化(模块化)[J]. 贺焰. 航天标准化. 2007(03)
[9]F-35联合攻击战斗机研制过程中的几个特点[J]. 张振华. 现代军事. 2007(09)
[10]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)
博士论文
[1]灵敏度协调优化方法及在飞机族结构优化中的应用[D]. 邹君.南京航空航天大学 2016
[2]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
[3]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]高超声速滑翔式飞行器概念设计综合分析[D]. 邓经枢.南京航空航天大学 2018
[2]飞机结构初步设计的快速方法研究[D]. 张仲桢.南京航空航天大学 2009
[3]飞机概念设计与优化的计算环境研究[D]. 谢岳峰.南京航空航天大学 2008
[4]大展弦比飞翼结构拓扑形状与尺寸优化设计[D]. 王伟.西北工业大学 2007
[5]多学科设计优化代理模型技术的研究和应用[D]. 穆雪峰.南京航空航天大学 2004
本文编号：3726027
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