發(fā)布時間：2017-10-23 09:12

  本文關鍵詞：空天飛機重量估算方法研究

  更多相關文章： 空天飛機 重量估算 經驗方法 參數化建模 結構有限元 結構方案

【摘要】：重量估算在空天飛機總體設計階段是非常關鍵的內容。重量顯著影響飛機的起降性能、運載能力、飛行性能、油耗水平,并作為氣動和結構強度剛度分析、飛行性能與操穩(wěn)特性分析的參考數據。主流的重量估算方法包括基于統(tǒng)計公式的經驗方法和基于有限元的理論方法。本文針對空天飛機的重量估算問題,研究了基于經驗公式和結構有限元的估算方法,主要工作如下:1)搜集了空天飛機及類似飛行器的重量統(tǒng)計經驗公式,按照部件類型進行整理并說明其來源和適用范圍。編寫了各部件的重量估算程序,根據已知數據驗證了估算程序的有效性,說明基于經驗公式的估算方法具有使用簡單、計算速度快的優(yōu)點,但準確度過于依賴設計人員的經驗和公式適用范圍。通過Isight軟件進行試驗分析,研究了重量對各項參數的敏感度。2)研究了空天飛機機翼的參數化方法,綜合利用CATIA和Patran的二次開發(fā)技術,編寫了機翼CAD和有限元建模程序,建立基于有限元的機翼結構重量估算流程,實現了機翼的參數化自動建模,降低了有限元方法計算重量的復雜程度,提高了效率。3)針對空天飛機的機翼,設計了兩種結構方案。使用機翼CAD、有限元建模程序快速生成其有限元模型,分析多個工況下的受力特性并計算其結構重量,驗證了基于有限元的重量計算流程的可行性,結果表明該流程的準確度有保證,且比傳統(tǒng)方法更高效。對比受力特性及重量,分析了兩種方案的優(yōu)劣。在相對更合理的方案基礎上,對機翼各區(qū)域結構厚度進行優(yōu)化,為空天飛機機翼結構設計提供了參考。
【關鍵詞】：空天飛機 重量估算 經驗方法 參數化建模 結構有限元 結構方案
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V221.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景14-15
• 1.1.1 空天飛機介紹14-15
• 1.1.2 發(fā)展現狀15
• 1.2 重量估算意義及方法15-17
• 1.2.1 重量估算意義和內容15-16
• 1.2.2 飛機重量估算方法16-17
• 1.3 空天飛機重量估算問題17
• 1.4 本文研究目的與內容17-19
• 第二章 基于經驗公式的空天飛機重量估算方法19-33
• 2.1 經驗公式來源說明19-20
• 2.2 重量的分類和參數的分類20-21
• 2.2.1 重量分類20-21
• 2.2.2 參數分類21
• 2.3 各部件重量估算公式21-26
• 2.3.1 機翼21-23
• 2.3.2 尾翼23
• 2.3.3 機身23-24
• 2.3.4 熱防護系統(tǒng)24-25
• 2.3.5 起落架25
• 2.3.6 主推進系統(tǒng)25
• 2.3.7 反作用力控制系統(tǒng)（RCS）25-26
• 2.3.8 軌道機動系統(tǒng)（OMS）26
• 2.3.9 其他子部件26
• 2.4 基于經驗公式的重量估算程序26-29
• 2.4.1 Python語言簡介26-27
• 2.4.2 Python重量估算程序27-29
• 2.5 計算實例及結果比較29-30
• 2.6 敏感度分析30-32
• 2.6.1 機翼31
• 2.6.2 尾翼31-32
• 2.6.3 其他部件32
• 2.7 小結32-33
• 第三章 空天飛機機翼參數化CAD模型33-47
• 3.1 參數化方法33
• 3.2 機翼外形參數化定義33-37
• 3.2.1 平面外形參數33-35
• 3.2.2 剖面翼型參數35-37
• 3.3 機翼結構參數化定義37-41
• 3.3.1 結構構型參數38-40
• 3.3.2 結構尺寸參數40-41
• 3.4 基于CATIA二次開發(fā)的機翼結構CAD模型41-45
• 3.4.1 CATIA二次開發(fā)方法簡介41-42
• 3.4.2 機翼結構CAD模型的自動生成42-45
• 3.5 小結45-47
• 第四章 基于有限元的空天飛機機翼結構重量估算方法47-55
• 4.1 MSC.Patran/Nastran及PCL簡介47
• 4.2 機翼結構有限元模型自動生成程序47-53
• 4.2.1 創(chuàng)建幾何模型48-49
• 4.2.2 劃分有限元網格49-50
• 4.2.3 定義材料屬性50
• 4.2.4 單元屬性賦值50-52
• 4.2.5 施加載荷與邊界條件52-53
• 4.3 機翼重量評估框架53-54
• 4.4 小結54-55
• 第五章 兩種方案的機翼結構重量計算55-67
• 5.1 空天飛機機翼外形與結構55-57
• 5.1.1 機翼外形55-56
• 5.1.2 機翼結構56-57
• 5.2 兩種機翼結構方案57-58
• 5.2.1 機翼結構方案一57-58
• 5.2.2 機翼結構方案二58
• 5.3 兩種方案受力分析與重量計算58-64
• 5.3.1 機翼有限元建模58-61
• 5.3.2 兩種機翼方案分析結果比較61-64
• 5.4 平行多腹板式機翼的優(yōu)化64-66
• 5.4.1 優(yōu)化問題描述64-65
• 5.4.2 優(yōu)化結果65-66
• 5.5 小結66-67
• 第六章 總結與進一步工作67-69
• 6.1 全文總結67
• 6.2 進一步研究工作67-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文73

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 盧兆勇;鄭義;隋陽;任湘;;美國空天飛機計劃驗證飛行器結構、材料工藝及試驗技術[J];航天制造技術;2013年05期

2 徐亞峰;劉學軍;呂宏強;;基于CST參數化方法的翼型快速設計[J];航空計算技術;2011年05期

3 劉健;楊華保;王建;尚琳;;一種超音速飛機三角機翼結構方案研究[J];科學技術與工程;2011年19期

4 郭朝邦;李文杰;;高超聲速飛行器結構材料與熱防護系統(tǒng)[J];飛航導彈;2010年04期

5 石鋼;姚衛(wèi)星;;基于工程梁理論的聯結翼結構重量特性[J];南京航空航天大學學報;2009年04期

6 盧曉楊;陸志良;;高超音速流場與結構溫度場耦合計算[J];江蘇航空;2008年S1期

7 王遠;陸志良;;考慮氣動熱的機翼顫振特性分析[J];江蘇航空;2008年S1期

8 魏攀科;刁俊良;;奪取制天權的太空武器——空天飛機[J];國防科技;2007年08期

9 魏慶;;太空的旅行者——空天飛機[J];科學之友;2007年06期

10 朱偉;;空天飛機將改變傳統(tǒng)防空作戰(zhàn)樣式[J];飛航導彈;2007年01期

中國碩士學位論文全文數據庫 前6條

1 胡婕;客機機翼氣動/結構多學科設計優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學;2012年

2 張振偉;機翼結構選型方法研究[D];南京航空航天大學;2011年

3 魏思;飛機總體設計中機翼重量評估方法研究[D];南京航空航天大學;2010年

4 張立強;基于CAD的機翼氣動/結構多學科設計優(yōu)化[D];南京航空航天大學;2007年

5 孫躍;超音速多用途無人機總體方案設計與研究[D];南京航空航天大學;2007年

6 徐勇勤;高超聲速飛行器總體概念研究[D];西北工業(yè)大學;2005年

，

本文編號：1082587