飞机总体设计是在使用方提出特定的设计要求的条件下,选择并确定飞机布局形式和总体设计参数,经过计算、分析、修正,使所设计出来的飞机以优良的性能,最大限度的满足使用方的要求。飞机总体设计是综合协调、折衷权衡、反复迭代、逐渐逼近的过程。 优化飞机的总体参数是飞机总体设计的任务之一,飞机的总体参数都达到最优的这种“理想状态”是不存在的,即多个目标间权益是相互矛盾、相互竞争的,必须采用多目标优化的方法,得到一组或多组非劣解,寻找出比较满意的设计方案。本文通过对运输机总体参数的多目标优化设计,用罚函数法、全局准则法、K—S方程法等多目标优化方法求得最优总体参数,比较分析各个多目标优化方法的特点,并将多目标优化结果与单目标优化结果进行比较,经多目标优化方法得到的飞机总体设计参数使得飞机综合性能显著提高。 随着航空技术的飞速发展,飞机方案设计的复杂性增强,军方需求与民用市场对飞机设计提出了更高要求,很有必要开发飞机方案设计和优化软件以适应上述需求。文中论述了飞机方案设计和优化软件的主体框架、计算流程和关键技术。通过对该软件的开发,将确定飞机总体参数和主要性能的复杂过程程序化。飞机设计与优化软件可分为三个主要模块,即:飞机总体参数设计模块、飞机总体参数优化模块和图形显示模块。飞机总体参数设计模块的设计流程是首先根据飞机类型和应满足的战术技术要求,基于经验数据初步计算,确定飞机的起飞重量、翼载荷和推重比;然后根据一些经验公式、计算方法和航空规范确定飞机的详细参数,如:翼面几何参数、机身几何参数、发动机参数、进气道参数、燃油系统参数等;基于这些设计参数,可以计算出飞机的气动参数、重量重心参数,并对飞机的气动、飞行、操稳等性能进行估算,得出飞机的总体设计方案。查看飞机的总体设计方案是否满足性能要求和设计要求,如果不满足要求,按照前面提到的设计流程,修改部分设计参数重新设计,得出新的设计方案,再与性能要求和设计要求进行对比,如此迭代计算直至得出满意的设计结果。飞机总体参数优化模块的作用是将多目标优化设计运用到飞机总体设计中来。设计模块的设计结果西北工业大学硕士学位论文传入优化模块,为多目标优化设计做好初始准备。用户可以根据优化模块提供的人机交互界面方便地选取优化的设计目标、设计变量并设定目标期望值、设计变量上下界以及设计约束。将多目标优化的设计结果重新带入飞机总体参数设计模块,验证是否满足性能要求和设计要求,经过迭代计算,得到兼顾飞机综合性能并满足设计要求的最终设计结果。为了使用户对设计结果有更为直观的印象,软件开发了图形显示模块,根据设计结果生成三维立体图。采用现有的多型飞机做算例验证该软件,其设计结果与真实值比较,差别很小,基本吻合。软件具有界面友好、操作简便的特点,并有良好的功能扩展性,便于用户使用。经算例验证,该软件具有良好的可靠性和实用性。软件可成为从事飞机设计的工程人员手中方便实用的设计工具。关键词飞机总体设计,多目标优化,设计和优化软件,动态链接库,模块化 开发,OpenoL