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時(shí)間:2011-02-10 15:42來(lái)源:藍(lán)天飛行翻譯 作者:admin
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-優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的發(fā)展
•/.•
 
現(xiàn)在正在發(fā)展的優(yōu)化方法還有遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。從理論上講遺傳算法依概率 收斂于全局最優(yōu)解。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可考慮多種類型的設(shè)計(jì)變量,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自身的學(xué)習(xí),得到給定設(shè)計(jì)條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。這兩種方法很適合于結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化問(wèn)題,有廣闊的應(yīng)用前景,但目前在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用尚不夠成熟,尚待進(jìn)一步發(fā)展研究。
其他還有多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì);基于可靠性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等均在不斷發(fā)展之中,詳見(jiàn)第十章內(nèi)容。
四、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
" %系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)( %)是指利用計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和圖形輸入、輸出設(shè)備解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的一種先進(jìn)方法。前面介紹的結(jié)構(gòu)有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是 %的一個(gè)方面。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的輔助作用已擴(kuò)展到設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)專業(yè)、各個(gè)階段中,例如飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等各個(gè)專業(yè),以及綜合、開(kāi)發(fā)、分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、修改、評(píng)估、繪圖等各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),并將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從 %的大系統(tǒng)中割裂開(kāi)來(lái)了。
%系統(tǒng)由完成設(shè)計(jì)功能的軟 &硬件組成。硬件包括計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和圖形輸入、輸出設(shè)備等。軟件有各專業(yè)領(lǐng)域自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件,如總體設(shè)計(jì)、幾何外形設(shè)計(jì)、氣動(dòng)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、疲勞斷裂計(jì)算、飛行控制等軟件;通用支撐軟件包括繪圖、實(shí)體造型、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)造型、數(shù)據(jù)管理和技術(shù)文件生成等軟件;系統(tǒng)軟件用于計(jì)算機(jī)的管理、維護(hù)、控制等。因此,建立了一個(gè) %系統(tǒng)也就建立了一種新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理體制。
’" % &(集成系統(tǒng)
(是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃、管理和控制。與 %結(jié)合在一起就構(gòu)成 % & (的集成系統(tǒng)。目前 % & (技術(shù)已日趨成熟,已取得了顯著的效益,并在深化發(fā)展中。波音公司由于成功地在波音 ) *’*,波音 ) *+*,波音 ) *,*等型號(hào)上推廣應(yīng)用 % & (,使其新型客機(jī)能在較短的時(shí)間內(nèi)投入市場(chǎng)。我國(guó)于 ,-年代開(kāi)始應(yīng)用 %,自 .-年代初開(kāi)始,應(yīng)用集成技術(shù)把名個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用程序、軟件包、圖形軟件等按照飛機(jī)設(shè)計(jì)要求集成起來(lái),形成多功能、自動(dòng)化程序流程的飛機(jī)設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)(%(()。之后又開(kāi)發(fā)了包含計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程、制造和支持系統(tǒng)在內(nèi)的集成系統(tǒng)。目前正在開(kāi)發(fā)集成化程度更高、更為先進(jìn)的交互式飛機(jī)研制集成系統(tǒng)(如 /(0),并已在型號(hào)開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用,目前還在進(jìn)一步發(fā)展中。
•,1•

 

第二章飛機(jī)的外載荷與設(shè)計(jì)規(guī)范
第一節(jié)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的主要載荷
飛機(jī)在飛行過(guò)程中,外界作用于飛機(jī)的載荷主要有:升力 "、阻力 、發(fā)動(dòng)機(jī)推力 及飛機(jī)重力 %。飛機(jī)在起飛、著陸及在地面運(yùn)動(dòng)時(shí),除飛機(jī)重 %外,還有地面作用在前、主起落架上的地面支反力 &’,&(,和摩擦力 &)。
通常,將質(zhì)量乘以加速度的負(fù)值稱為慣性力。即慣性力在數(shù)值上等于質(zhì)量乘以加速度,方向與加速度方向相反。
飛機(jī)重力 %( (*)和慣性力 +( , (-)均與飛機(jī)本身質(zhì)量 (有關(guān),故統(tǒng)稱之為質(zhì)量力。
此時(shí)飛機(jī)既有平移運(yùn)動(dòng),還可能有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定理可知:
 ,  . (-/ (0 , 0 , 1) 
23 —24 —% . (-" (0 , 0 , 0) 
, 23 5 6 24( 7 6 5). 89 -9 (0 , 0 , :)
式中  23 ———機(jī)翼升力; 
24 ———尾翼升力; 
-/,-"  —
—/,"方向的加速度; 
89 ———飛機(jī)繞 9軸的質(zhì)量慣性矩; 
-9  —
—飛機(jī)繞 9軸的角加速度。

這里的坐標(biāo)軸方向是按右手直角機(jī)體坐標(biāo)系規(guī)定的,即原點(diǎn) ;在飛機(jī)重心;縱軸 ;/平行于機(jī)身軸線,指向前;豎軸 <在飛機(jī)對(duì)稱平面內(nèi),垂直于 ;/軸,指向上(當(dāng)飛機(jī)處于正常平飛姿態(tài)時(shí));橫軸 ;9垂直于飛機(jī)對(duì)稱平面,由右手系規(guī)定。
在把飛機(jī)簡(jiǎn)化成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)研究飛機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),可將飛機(jī)的各種外載移至重心處(即坐標(biāo)原點(diǎn))進(jìn)行分析,至于角加速度的影響,將在后面加以討論。
飛機(jī)在使用過(guò)程中究竟受哪些力?下面我們?nèi)追N典型情況來(lái)討論。
一、等速直線平飛時(shí)的受載情況
飛機(jī)作水平等速直線飛行時(shí),它所受的力有:升力 "、重力 %、阻力 和發(fā)動(dòng)機(jī)推 •1==•
第二篇 ;現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)
 
力 。此時(shí): ",%(& ’& ’()
飛機(jī)在這種飛行情況下,所受載荷處于靜平衡狀態(tài),因此飛機(jī)無(wú)任何方向的加速度。人坐在飛機(jī)里,如不看窗外景物的相對(duì)運(yùn)動(dòng),就感覺(jué)不出在飛行。這種情況的外載特點(diǎn)是:作用在飛機(jī)上的升力等于飛機(jī)的重力( )* +),推力等于阻力( %)。飛機(jī)上的各種裝載、設(shè)備作用在它們連接接頭處的力與飛機(jī)靜止時(shí)的情況相同。
二、俯沖后拉起時(shí)的受載情況
這是一種常見(jiàn)的在垂直平面內(nèi)作曲線機(jī)動(dòng)飛行的情況。此時(shí),作用在飛機(jī)上的外載荷有 ",,%,,此外由于有曲線運(yùn)動(dòng)的向心加速度作用,產(chǎn)生了離心慣性力。設(shè)飛機(jī)的速度為 ,航跡的曲率半徑為 ,,則法向( )向)加速度為: -) .& ,
離心慣性力為
2&
/)  —0-)1 ,(& ’& ’3)
將這些力投影到機(jī)體的 )坐標(biāo)方向,可得到方程式
’ &

." ’ 456"  1,
于是
"  456" 7 2& (& ’& ’8)
 1,
當(dāng)飛機(jī)在弧形航跡的最低點(diǎn)時(shí),此時(shí) " 9,456" +,則

" +7 2& (& ’& ’:)
 1,
由此可見(jiàn),在俯沖拉起過(guò)程中,飛機(jī)所需的升力不等于重力,而是等于重力乘以一個(gè)系數(shù),這個(gè)系數(shù)就是該升力與重力之比(它與飛機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)有關(guān)),稱之為載荷系數(shù)(即過(guò)載系數(shù),或簡(jiǎn)稱過(guò)載)。飛行中,升力經(jīng)常在變化著,在俯沖拉起時(shí),升力可能大大超過(guò)飛機(jī)的重力。飛機(jī)的機(jī)動(dòng)動(dòng)作越劇烈,升力大于重力必定越多,飛機(jī)受力越嚴(yán)重。
第二節(jié) ;復(fù)雜載荷情況
 
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