客机总体综合分析与优化及其在技术评估中应用

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsCollegeofAerospaceEngineeringIntegratedAnalysisandOptimizationinConceptualDesignofAirlinerswithApplicationstoTechnologyAssessmentAThesisinFlightVehicleDesignbyZhangShuaiAdvisedbyProf．YuXiongqingSubmiaedinPartialFulfillmentoft

2、heRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyDecember,2012承诺书本人声明所呈交的博／硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：

3、呈起!}牟日期：塑匠。巫笸。丝南京航空航天大学博士学位论文摘要总体分析与优化是飞机总体设计技术路线中必须具备的重要环节，对飞机总体方案的最终形成具有决定性的作用。现代客机的研制对总体设计的要求进一步提高，必须充分结合客机总体设计的特点，探索适合现代客机的总体分析与优化方法。本文针对客机总体分析与优化问题，研究主要学科分析模型的理论算法，构建完整的客机总体分析与优化技术流程，开发总体分析与优化的集成程序系统。在此基础上，应用总体分析与优化方法，研究中短程客机的总体参数分析、方案优化以及先进技术评估等问题。论文主要内容如下：1)针对客机总

4、体设计特点，总结和归纳了现代飞机总体设计中所用到的总体分析方法和各个专业学科的工程计算模型。对现有分析方法进行改进和修正，对精度要求较高的专业分析模型，则从其微分方程数值模型出发结合特定假设条件推导解析计算方法。2)采用Matlab软件环境实现分析模型的程序设计开发，并且以统一MAT格式数据文件管理分析程序的各类数据，完成总体数据存储和交换；按照学科组成关系与数据关联形式构建总体综合分析程序系统的集成框架，并组合成适合不同总体分析任务类型的分析流程。选取公开资料中发表的各类相关数据，对主要分析模型的精度进行验证。应用总体综合分析程序系

5、统对新一代中短程客机进行参数敏感性分析，给出初步评估结果。3)在iSight和Optimus两种集成优化软件环境下集成总体综合分析程序，构建总体优化的计算环境，并针对不同的总体优化问题建立不同的集成优化流程。应用总体优化计算环境进一步研究中短程客机的总体优化问题，包括总体方案优化、不同设计目标对参数优化的影响以及面向客机族的系列化总体优化等。4)选取先进推进系统、放宽静稳定度、翼梢小翼、自然层流机翼四类先进技术作为中短程客机总体方案设计中技术评估的研究对象，应用客机总体分析与优化方法，分析先进技术应用对方案主要指标的影响，评估先进技术

6、的综合收益。分析模型的精度验证表明，本文所建立的主要学科分析模型满足飞机总体设计阶段的数据精度要求。中短程客机总体设计应用研究也充分表明，本文所建立的总体分析与优化方法具有计算速度快、分析精度高、架构清晰以及运行方式灵活等特点，适合于完成客机总体设计阶段的总体分析与优化任务，也适合于客机总体方案中先进技术的综合评估。关键词：客机，总体分析，优化，技术评估，飞机总体设计，分析模型客机总体综合分析与优化及其在技术评估中的应用ABSTRACTIntheprocessofaircraftconceptualdesign,theintegrat

7、edanalysisandoptimizationisallessentialpart,andplaysadecisiveroleforgeneratingconfiguration．Withtheincreasingrequirementsofmodemairliners，thereisaneedtofurtherinvestigatetheintegratedanalysisandoptimizationwhichisfittedintotheconceptualdesignofmodemairliners．Thisthesisf

8、ocusesontheissuesoftheintegratedanalysisandoptimizationintheconceptualdesignofairliners，includinganalysismodel