大型客机机翼结构重量计算方法研究

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1、中图分类号：V221论文编号：102870115-S169学科分类号：082501硕士学位论文大型客机机翼结构重量计算方法研究研究生姓名毛弋方学科、专业飞行器设计研究方向飞机总体设计指导教师余雄庆教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringAStudyonWingMassEstimationmethodforLargeCiv

2、ilAircraftAThesisinCollegeofAerospaceEngineeringbymaoyifangAdvisedbyProf.YuXiongqingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的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

3、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：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要在宽体客机总体设计中，客机机翼结构重量计算是一项非常重要的内容。它对客机的油耗水平、起降性能、飞行性能、运载能力、研制成本、制造成本和飞行成本都有着显著的影响。在宽体客机的概念设计阶段，常规计算机翼结构重量的方法有基于工程梁理论和统

4、计经验公式的工程算法与基于结构有限元和优化的理论方法。本文主要研究宽体客机机翼结构重量计算问题。分别对工程算法与参数化结构有限元方法进行研究，并将上述方法用于宽体客机机翼结构重量计算。主要内容为：1）分析了基于工程梁理论和统计经验公式的工程算法的原理和计算方法。并用MATLAB软件编写了机翼重量计算程序，然后用现有窄体客机机翼结构重量算例验证了这种方法的精确性和有效性。最后用这种方法计算宽体客机机翼结构重量。2）研究了结构有限元方法计算重量的原理和方法。针对结构有限元方法建模困难的问题，采用参数化和有限元相结合的方法以简化其建模过

5、程；建立了一种将参数化和有限元相结合的重量计算方法；用窄体客机机翼算例验证其计算的精确性；最后将该方法用于宽体客机机翼结构重量的计算。3）应用上述参数化和结构有限元相结合的重量计算方法。分析了机翼不同结构布置方案和不同材料方案对机翼结构重量的影响，为各种总体设计方案机翼重量指标的确定提供了参考。研究结果表明：基于工程梁理论和统计经验公式的工程算法对客机机翼结构重量的计算具有较好的精确性。而且该方法所需参数少，计算简单，适用于概念设计阶段的机翼结构重量计算。参数化和有限元相结合的重量计算方法，很好地解决了有限元建模复杂的问题，可用于

6、宽体客机总体方案设计阶段的机翼重量计算。关键词：客机；机翼；结构重量；工程算法；参数化；结构有限元；优化I万方数据大型客机机翼结构重量计算方法研究ABSTRACTThewingstructuralmassestimationisaveryimportantcontentintheaircraftpreliminarydesignofwidebodyaircraft.Ithavesignificantinfluenceonaircraftconsumptionlevel,takingoffandlandingperformance,

7、flightperformance,carryingcapacity,developmentandmanufacturingcostandtheflyingcost.Intheconceptualdesignstageofwidebodyaircraft,oneoftheconventionalmethodsofwingstructuremassestimationisengineeringalgorithmusingbeamtheorycombinedwithempiricalformula,theothermethodisba

8、sedonthetheoryoffiniteelementandstructuraloptimization.Thewingstructuralmassestimationproblemofwidebodyaircraftwasstudiedint