飛機設計是一項復雜、周期很長、技術含量非常高的工作， 其研發(fā)過程充滿了挑戰(zhàn)性。本期為大家分享飛機總體方案快速設計評估軟件ARDS。

 

概述

 

飛機總體方案快速設計評估軟件主要用于在飛機論證及方案階段進行概念設計和方案設計及分析評估，簡稱ARDS軟件。該軟件根據民用飛機、軍用飛機的設計要求及特點，按照正向創(chuàng)新設計思想開發(fā)，主要包括總體方案定義、方案快速建模、方案快速分析與優(yōu)化、方案快速評估這四大模塊，用戶可采用手動拖拽方式和參數定義方式實現(xiàn)總體方案三維模型的快速創(chuàng)建，可在同一軟件中完成整個飛機概念設計方案的設計及驗證，并可生成可供方案評審及后續(xù)設計的三維模型及設計分析數據。

 

該軟件可用于大中型客機、支線客機、公務機、通用飛機、水上飛機等民用飛機的總體設計，也可用于戰(zhàn)斗機、運輸機、轟炸機、艦載機、無人機等軍用飛機的總體設計。該軟件可將飛機設計師的創(chuàng)意快速三維化，并支持對創(chuàng)意方案的快速分析驗證及評估。三維建模時按照部件方式建模，主要部件可分為機身、機翼、尾翼、進氣道/發(fā)動機短艙、座艙蓋/風擋、整流罩/邊條翼、螺旋槳、起落架、外部吊掛裝置等，艙室劃分與布置及系統(tǒng)布置是采用簡化模型或導入模型的方式進行創(chuàng)建，裝載布置可快速布置人員、武器、貨物等裝載對象。該軟件框架靈活，能根據需求快速定制開發(fā)和軟件集成。

 

圖1 飛機總體方案快速設計評估軟件界面

 

功能特色

 

l  方案定義：產品需求及技術指標分解條目化層級化，設計方案模板化，支持方案定義數據的統(tǒng)一管理，為三維建模及快速分析評估提供初始參考數據；

l  外形創(chuàng)建：外形建模分類化、部件化、參數化，不同類型部件外形采用不同的快速建模方法；

l  結構布置：結構快速布置采用基于二維布置圖的方式，實現(xiàn)截面類型、截面尺寸及間距的定義和調整，實現(xiàn)結構布置批量化三維化；

l  艙室布置：艙室布置采用專業(yè)定制的方式實現(xiàn)參數化快速創(chuàng)建，支持不同類型的艙室劃分與布置；

l  系統(tǒng)設備布置：系統(tǒng)設備布置采用自定義結構樹的方式實現(xiàn)快速創(chuàng)建，可實現(xiàn)簡化模型、管線模型、參數化模型及外部模型的調用與布置，可布置機電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、起降系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等，支持復雜系統(tǒng)方案的快速布置與分析；

l  總體布置圖：總體布置二維圖可實現(xiàn)外形、結構及系統(tǒng)布置圖的自動生成，支持尺寸標注和定義；

l  分析模型處理：外形、結構等設計模型可自動生成多領域分析模型，實現(xiàn)模型聯(lián)動，縮短分析前處理時間；

l  基礎數據庫：快速建模模塊集成包括外形基礎庫、結構基礎庫、材料基礎庫、系統(tǒng)布置基礎庫、外部模型數據庫等多個基礎數據庫，支持用戶維護數據，實現(xiàn)專業(yè)基礎數據統(tǒng)一管理；

l  重量與平衡控制：飛機重量及平衡控制采用分類法、系數法等工程算法和基于三維模型的快速分析方法進行重量重心及平衡的分析和控制；

l  氣動快速分析：氣動分析模塊集成PANAIR、MGAERO等氣動分析軟件，也可集成CFD軟件進行全機及部件氣動力系數計算；

l  性能分析：性能分析采用曲線分析及系數分析法，可根據飛行包線和推進系統(tǒng)參數，實現(xiàn)多種飛行狀態(tài)性能參數的分析；

l  載荷分析：基于氣動分析、質量分布計算以及飛行包線定義等方式實現(xiàn)全機載荷快速分析，支持外部載荷數據導入及集中載荷定義，可模擬多種極端載荷工況；

l  結構強度分析：結構強度分析集成PATRAN、NASTRAN等強度分析軟件方式，基于自動生成的結構有限元網格模型實現(xiàn)結構強度快速分析，并可自動進行后處理；

l  優(yōu)化模塊：采用集成優(yōu)化引擎的方式進行某個目標或多個目標的優(yōu)化設計，根據設置的優(yōu)化參數可實現(xiàn)優(yōu)化流程的自動化運行；

l  方案評估模塊：通過設計分析參數提取插件可實現(xiàn)總體方案參數的提取，采用一定的工程算法及評估方法，將參數進行無量綱化處理，結合權重系數定義，實現(xiàn)總體方案的快速評估與選型；

l  報告自動生成：根據預置的方案報告模板，對各模塊數據進行抽取，實現(xiàn)方案設計報告自動生成。

 

客戶價值

 

l  實現(xiàn)了飛機總體設計軟件化、環(huán)境統(tǒng)一化、軟件集成化、操作簡化，使總體設計更規(guī)范，效率更高，質量更高；

l  拖拽方式和參數定義方式實現(xiàn)總體方案概念模型的快速創(chuàng)建，不受機型設計模板約束，更好地支持新型飛機方案的正向創(chuàng)新設計；

l  總體方案三維模型化且能自動生成多領域分析所需的分析模型，設計模型更新后分析模型可自動更新，可實現(xiàn)基于模型的多領域快速分析及優(yōu)化，可設計出更優(yōu)的飛機總體方案；

l  統(tǒng)一的方案數據管理模式支持快速多方案設計，支持方案快速評估與選型，實現(xiàn)優(yōu)中選優(yōu)，為工程研制提供更準確的方案輸入，減少工程研制階段的返工迭代，縮短研制周期；

l  單機部署及應用方式，可實現(xiàn)在競標現(xiàn)場和客戶現(xiàn)場的方案演示與調整，采用模型化的方式可更好地展示方案全貌，提升項目競標成功率和客戶滿意度。

 

案例應用

 

某單位利用ARDS軟件進行民用客機總體方案的快速設計及分析優(yōu)化，可實現(xiàn)民用客機外形創(chuàng)建、結構布置、艙室布置、系統(tǒng)布置、重量重心計算、氣動分析、質量分布計算、載荷分析、強度分析、耗油順序計算、裝載平衡分析、結構減重優(yōu)化及類比法重量修正，實現(xiàn)在論證階段和方案設計階段的總體方案快速確定，為后續(xù)工程研制提供重要輸入數據。

 

圖2 民用客機設計方案

 

某單位利用ARDS軟件對某機型方案進行了快速設計及分析，主要可實現(xiàn)外部導入外形的缺陷診斷與外形重建，外形分部件參數化快速創(chuàng)建，基于部件外形的結構快速布置，基于參數化模型庫的系統(tǒng)設備快速布置，形成總體設計方案后，進行了重量重心快速計算及調整，形成三維化的總體設計方法，為其它專業(yè)分析和工程研制階段提供了重要的模型及分析數據輸入，更好地支持了飛機總體方案快速設計及分析。

 

圖3 飛機總體設計方案三維模型