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基于Kriging模型梯度解析解的改进一次二阶矩方法
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作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 裘群海 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期150-157,共8页
改进一次二阶矩(AFOSM)法是一种基于功能函数梯度的结构可靠性分析方法,鉴于其对隐式函数的梯度较难求解,提出了一种基于Kriging模型梯度解析解的AFOSM方法,利用Kriging代理模型的解析表达式推导得到功能函数对输入变量的梯度解析解,为A... 改进一次二阶矩(AFOSM)法是一种基于功能函数梯度的结构可靠性分析方法,鉴于其对隐式函数的梯度较难求解,提出了一种基于Kriging模型梯度解析解的AFOSM方法,利用Kriging代理模型的解析表达式推导得到功能函数对输入变量的梯度解析解,为AFOSM中设计点的确定提供高精度的梯度信息。通过Kriging与AFOSM的结合,很好地解决了基于有限元模型的隐式情况下梯度计算量相当大、可靠性分析难的问题。数值与工程算例验证了所提Kriging梯度解析解的较高精确性,同时验证了所提基于Kriging解析解的AFOSM结构可靠性分析方法的正确性与较高精度。 展开更多
关键词 结构可靠性 Kriging代理模型 梯度解析解 改进一次二阶矩 失效概率
考虑风场、雷雨区的下一代客机轨迹多目标优化 预览
2
作者 王宇 杨振博 +1 位作者 柴啸 《航空计算技术》 2019年第2期19-23,共5页
在考虑风场和雷雨区对民航客机飞行影响的情况下,针对提高客机飞行经济性和降低环境污染的问题,基于'下一代航空运输系统'的连续性飞行剖面,建立纵向飞行轨迹模型,并综合经济性和环保性两类目标,对客机纵向飞行轨迹进行优化。... 在考虑风场和雷雨区对民航客机飞行影响的情况下,针对提高客机飞行经济性和降低环境污染的问题,基于'下一代航空运输系统'的连续性飞行剖面,建立纵向飞行轨迹模型,并综合经济性和环保性两类目标,对客机纵向飞行轨迹进行优化。以一架类似于B737-800的客机为例,优化目标分别为直接使用成本、总温室气体排放量,及两者组合的多目标,优化状态分别为不考虑风场和雷雨区因素、考虑风场因素、考虑雷雨区因素。结果表明,风向为逆风时,客机在风场中的飞行最佳高度有所降低,进入风速较低的区域,从而减小阻力和油耗。但是由于此时飞机的地速变小,会导致飞行时间有所增加;顺风时情况恰好相反。而且算例表明优化方法对躲避雷雨区具有良好的适应性。 展开更多
关键词 轨迹优化 经济性 环保性 排放量 风场
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MBSE在无人机作战系统架构设计中的应用
3
作者 丁亚 周皓宇 《江苏航空》 2018年第4期14-16,共3页
传统的无人机设计方法是基于文件的,但由无人机组成的无人机作战系统是复杂的系统工程,涉及多个领域的设计人员,文档信息难以追溯,且不同设计人员容易对文档中信息产生不一致的理解,易造成沟通困难和产品的反复迭代修改。近年来,文档从... 传统的无人机设计方法是基于文件的,但由无人机组成的无人机作战系统是复杂的系统工程,涉及多个领域的设计人员,文档信息难以追溯,且不同设计人员容易对文档中信息产生不一致的理解,易造成沟通困难和产品的反复迭代修改。近年来,文档从过去的纸质文档转变为电子文档,但未能解决这些问题。同时,当前的设计方法对无人机作战系统和无人机的需求研究较少,没有建立完整的需求分析流程[1]。 展开更多
关键词 无人机 系统架构 状态机图 序列图 作战系统 对地攻击 用例图 架构设计
轻型通用飞机主要总体参数初步计算程序 预览
4
作者 邢宇 韩传东 《航空计算技术》 2018年第2期90-93,共4页
应用Matlab编程技术开发一种面向轻型通用飞机总体参数分析程序,用于其概念设计中主要参数的确定。根据性能设计要求,建立功重比与翼载荷之间的关系函数,绘制界限线图,确定功重比与翼载荷。根据飞机任务剖面,估算最大起飞重量、使用空... 应用Matlab编程技术开发一种面向轻型通用飞机总体参数分析程序,用于其概念设计中主要参数的确定。根据性能设计要求,建立功重比与翼载荷之间的关系函数,绘制界限线图,确定功重比与翼载荷。根据飞机任务剖面,估算最大起飞重量、使用空重和设计燃油重量。程序具有良好的人机交互界面,用户只需输入性能要求以及一些预估参数,就可确定轻型通用飞机主要总体参数。用典型的单发轻型飞机和双发轻型飞机作为算例来验证程序,结果表明:基于程序的设计结果与验证机型的主要总体参数基本一致。 展开更多
关键词 飞机设计 通用航空飞机 概念设计 翼载 功重比 最大起飞重量
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飞机金属屏蔽罩雷击防护仿真分析与试验研究 预览
5
作者 胡挺 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第8期169-172,共4页
参照模拟雷击试验与涡流分析结果,建立屏蔽罩与复合材料层合板的三维有限元模型,通过施加电热边界与耦合关系,运用ABAQUS仿真软件模拟屏蔽罩保护下复合材料受雷击的损伤结果。通过仿真铜网屏蔽罩保护下遭遇雷击时热、电、力多场耦合作用... 参照模拟雷击试验与涡流分析结果,建立屏蔽罩与复合材料层合板的三维有限元模型,通过施加电热边界与耦合关系,运用ABAQUS仿真软件模拟屏蔽罩保护下复合材料受雷击的损伤结果。通过仿真铜网屏蔽罩保护下遭遇雷击时热、电、力多场耦合作用,得到在大电流下铜网与碳纤维面板的载荷分布场。通过对比不同电流载荷下试件表面热应力分布结果,发现大电流冲击作用于该试件结构时,碳纤维面板的应力水平明显低于铜网,铜网起到了一定吸能保护作用。仿真分析与试验结果相符合,可作为通用方法用于同类研究。 展开更多
关键词 铜网 屏蔽罩 雷击 复合材料
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结构输出响应概率密度估计中分数矩求解方法
6
作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 师娇 《北京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1156-1163,共8页
鉴于概率不确定性背景下基于分数矩极大熵准则的结构可靠性分析方法具有较大的效率与精度优势,综合研究并给出了可以用于极大熵准则中约束条件输出响应分数矩求解的3种分数矩求解方法,包括降维积分(DRI)方法、稀疏网格积分(SGI)方... 鉴于概率不确定性背景下基于分数矩极大熵准则的结构可靠性分析方法具有较大的效率与精度优势,综合研究并给出了可以用于极大熵准则中约束条件输出响应分数矩求解的3种分数矩求解方法,包括降维积分(DRI)方法、稀疏网格积分(SGI)方法和无迹变换(UT)方法。阐述了分数矩求解原理及过程,给出了方法的计算效率,并分析了方法的适用性。3种分数矩求解方法在确保计算精度的同时可以很大程度减少结构输入-输出模型的调用次数,大幅提高统计分析效率。通过与Monte Carlo仿真分析法对比,验证了3种分数矩求解方法的正确性与高效性。 展开更多
关键词 极大熵准则 分数矩 降维积分(DRI) 稀疏网格积分(SGI) 无迹变换(UT)
客机总体方案的综合评价方法 预览
7
作者 索欣诗 李晓勇 +1 位作者 王宇 《南京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期558-564,共7页
从民用飞机的经济性、环保性、舒适性和适应性出发,运用层次分析法建立多级层次结构,形成民机总体方案的综合竞争力评价模型。给出了民机方案各性能指标的量化方法,将设计准则转化为具体的民机性能指标。引入多人评价机制,提高评价模型... 从民用飞机的经济性、环保性、舒适性和适应性出发,运用层次分析法建立多级层次结构,形成民机总体方案的综合竞争力评价模型。给出了民机方案各性能指标的量化方法,将设计准则转化为具体的民机性能指标。引入多人评价机制,提高评价模型各层级权重分布的合理性。应用本文方法对两种大型客机总体方案进行了综合评价,结果表明该方法能明确地识别出竞争力较高的设计方案,且评价结果具有合理性。算例表明该综合评价模型可用于民机总体方案的优选。 展开更多
关键词 民用飞机 总体设计 综合评价 层次分析法 竞争力
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桁架支撑机翼布局客机的机翼质量计算 预览 被引量:2
8
作者 邢宇 《机械设计与制造工程》 2018年第2期83-86,共4页
未来客机有可能采用桁架支撑机翼布局型式。针对桁架支撑机翼质量计算问题,采用基于结构有限元模型的优化方法对机翼结构尺寸进行设计,根据优化结果和经验方法估算整个桁架支撑机翼结构质量。优化设计结果表明,最大应变和发生屈曲处均... 未来客机有可能采用桁架支撑机翼布局型式。针对桁架支撑机翼质量计算问题,采用基于结构有限元模型的优化方法对机翼结构尺寸进行设计,根据优化结果和经验方法估算整个桁架支撑机翼结构质量。优化设计结果表明,最大应变和发生屈曲处均位于桁架与主机翼连接处,主机翼的结构尺寸主要由应变约束决定,桁架的结构尺寸主要由屈曲约束决定。质量计算结果表明,桁架支撑机翼质量占全机质量的13.2%,与常规布局飞机机翼质量占全机质量的百分比相当。 展开更多
关键词 客机 桁架支撑机翼 有限元分析 结构优化 质量
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高马赫数临近空间无人机主要总体参数设计方法
9
作者 有连兴 《航空学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期145-156,共12页
针对高马赫数临近空间无人机(HSUAV)概念设计的需求,研究一种飞行器主要总体参数设计的改进方法,目的是提高主要总体参数设计的可信度。在现有的约束分析和任务分析方法基础上,通过融入适用性更广、预测精度更高的气动模型和推进系统... 针对高马赫数临近空间无人机(HSUAV)概念设计的需求,研究一种飞行器主要总体参数设计的改进方法,目的是提高主要总体参数设计的可信度。在现有的约束分析和任务分析方法基础上,通过融入适用性更广、预测精度更高的气动模型和推进系统模型,建立了一种迭代的设计计算流程。应用参数化建模方法建立了气动数值分析模型,应用发动机热力循环分析建立了推进系统模型。应用本文方法完成了高马赫数临近空间无人机主要总体参数设计计算,结果表明:经过若干次迭代设计计算,主要总体参数值收敛;由传统方法确定的主要总体参数与本文方法的结果有明显差别。由于本文方法中使用了可信度更高的气动和推进系统模型,根据本文方法确定的主要总体参数具有更高的可信度。 展开更多
关键词 无人机 概念设计 临近空间 高马赫数 约束分析 任务分析
超临界层流翼型优化设计策略 被引量:1
10
作者 邢宇 罗东明 《北京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期1616-1624,共9页
针对超临界层流翼型设计问题,提出一种两轮优化策略。采用γ-Reθt转捩模型耦合剪切应力输运(SST)模式的湍流模型对翼型边界层转捩进行预测。翼型几何参数化建模采用形状分类函数转换(CST)方法,设计变量为描述翼型几何特征的参数。... 针对超临界层流翼型设计问题,提出一种两轮优化策略。采用γ-Reθt转捩模型耦合剪切应力输运(SST)模式的湍流模型对翼型边界层转捩进行预测。翼型几何参数化建模采用形状分类函数转换(CST)方法,设计变量为描述翼型几何特征的参数。第1轮优化的目的是尽量提高层流区域的比例,气动分析模型为基于Kriging模型的代理模型,优化算法为遗传算法,通过优化获得满足约束要求的层流翼型。第2轮优化目的是对第1轮优化获得的翼型进行微调,进一步提高翼型的升阻比,气动分析直接采用CFD程序,优化算法采用基于梯度的优化算法。算例表明,应用本文提出的两轮优化策略,可将超临界翼型NASA SC(2)0412优化设计成超临界层流翼型,翼型的上下表面层流区比例分别达到了55.5%和47.0%,升阻比提高了38.1%。 展开更多
关键词 层流 翼型 优化 空气动力学 代理模型
一种用于亚声速飞机概念设计的快速气动分析方法
11
作者 徐相荣 吕凡熹 《江苏航空》 2017年第1期19-22,共4页
飞机概念设计阶段需要反复修改气动外形来优化气动特性。在飞机概念设计阶段,传统的方法采用工程算法来估算气动特性。这种方法的优点是计算速度快,但是只能适用于常规布局飞机,无法应用于非常规布局飞机气动特性估算。数值分析方法可... 飞机概念设计阶段需要反复修改气动外形来优化气动特性。在飞机概念设计阶段,传统的方法采用工程算法来估算气动特性。这种方法的优点是计算速度快,但是只能适用于常规布局飞机,无法应用于非常规布局飞机气动特性估算。数值分析方法可用于非常规布局飞机气动特性估算,但建模过程较复杂,需要三维几何建模、网格划分、流场分析等,难以满足飞机概念设计中快速估算的要求。 展开更多
关键词 概念设计 飞机 气动分析 亚声速 气动特性 快速估算 种用 数值分析方法
区域和参数化可靠性灵敏度指标及其解法 预览
12
作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 师娇 《国防科技大学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期49-56,共8页
针对基于方差的全局可靠性灵敏度指标,分别提出基于方差的区域和参数化可靠性灵敏度指标,以衡量输入变量的取值区域发生变化时或输入变量的方差减小时整个输入变量系统对失效概率不确定性贡献的变化情况.然后从Pearson相关系数的视角分... 针对基于方差的全局可靠性灵敏度指标,分别提出基于方差的区域和参数化可靠性灵敏度指标,以衡量输入变量的取值区域发生变化时或输入变量的方差减小时整个输入变量系统对失效概率不确定性贡献的变化情况.然后从Pearson相关系数的视角分别将所提指标表述成无条件失效域指示函数与固定某一随机输入时的条件失效域指示函数之间的相关系数.在此转换的基础上,提出基于Pearson相关系数的两种求解方法,一种采用蒙特卡洛方法重复抽样进行循环计算,另一种借鉴重要抽样的思想.功能函数的计算样本可重复使用而不增加任何额外的计算代价,故后者大大提高了求解所提区域和参数化灵敏度指标的计算效率.算例结果验证了所提指标的合理性,同时也证明了所提方法的准确性与高效性. 展开更多
关键词 Pearson相关系数 区域和参数灵敏度 蒙特卡洛 重要抽样
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涵道比对大型客机经济性和环保性的影响
13
作者 柴啸 王宇 《航空动力学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期865-873,共9页
为了综合评估配装发动机的涵道比对客机的经济性和环保性的影响,建立了一套包括动力、几何、气动、质量、性能、经济性、噪声、排放分析模型的多学科分析流程.以典型宽体客机为应用算例,分析了不同涵道比(8~14)发动机对宽体客机经济... 为了综合评估配装发动机的涵道比对客机的经济性和环保性的影响,建立了一套包括动力、几何、气动、质量、性能、经济性、噪声、排放分析模型的多学科分析流程.以典型宽体客机为应用算例,分析了不同涵道比(8~14)发动机对宽体客机经济性和环保指标的影响.综合分析结果表明:增大发动机涵道比有利于降低客机噪声和起降循环氮氧化合物污染物的排放;而发动机涵道比为11左右时,客机的现金使用成本最低,航线氮氧化合物污染物排放量最少. 展开更多
关键词 涵道比 客机 经济性 环保性 排放 噪声
客机概念设计中多电系统应用的收益评估 预览
14
作者 柴啸 范周伟 《机械设计与制造工程》 2017年第12期79-82,共4页
为评估多电系统带来的收益,研究了常规系统客机二次能源系统功率需求估算方法以及采用多电系统带来的影响。以某宽体客机总体设计方案为例,估算了两种系统的功率需求,将飞机二次能源系统集成到客机综合分析平台中,对比分析了两种系统飞... 为评估多电系统带来的收益,研究了常规系统客机二次能源系统功率需求估算方法以及采用多电系统带来的影响。以某宽体客机总体设计方案为例,估算了两种系统的功率需求,将飞机二次能源系统集成到客机综合分析平台中,对比分析了两种系统飞机的燃油经济性。结果表明采用多电系统飞机的轮挡油耗比常规系统飞机降低了1.15%。 展开更多
关键词 飞机 多电系统 概念设计 收益评估 轮挡油耗
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翼身融合布局大型客机的重心分析 预览 被引量:1
15
作者 索欣诗 陈文达 《航空计算技术》 2017年第4期67-71,75共6页
在翼身融合布局飞机的总体设计阶段,为评估飞机总体方案的重心范围,建立了重心分析模型。分析模型以翼身融合布局飞机的几何参数为基础,应用参数化方法快速完成客舱布置,以工程估算和代理模型两种方法完成飞机的重量估算并计算重心前后... 在翼身融合布局飞机的总体设计阶段,为评估飞机总体方案的重心范围,建立了重心分析模型。分析模型以翼身融合布局飞机的几何参数为基础,应用参数化方法快速完成客舱布置,以工程估算和代理模型两种方法完成飞机的重量估算并计算重心前后限,绘制重心云图。基于重心分析模型,在Matlab平台开发了重心分析程序。以555座级翼身融合布局飞机的总体方案为例子来验证本文开发的程序。结果表明本程序可快速实现BWB飞机的客舱布置和重心云图绘制,分析结果可为飞机的稳定性和操纵性评估提供重心数据。 展开更多
关键词 翼身融合布局 总体设计 客舱布置 重心 重量
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面向飞行器概念设计的全速域气动分析工具 预览
16
作者 吕凡熹 李正洲 +2 位作者 邓经枢 肖天航 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期625-632,共8页
为满足飞行器概念设计中快速气动计算的需求,研究和开发了一种全自动化全速域气动分析集成工具. 针对不同的速度域,该工具由三种计算方法组成:1)亚、跨声速情况,采用基于自适应直角网格的非线性全速势方 程有限体积解法;)超声速情况... 为满足飞行器概念设计中快速气动计算的需求,研究和开发了一种全自动化全速域气动分析集成工具. 针对不同的速度域,该工具由三种计算方法组成:1)亚、跨声速情况,采用基于自适应直角网格的非线性全速势方 程有限体积解法;)超声速情况,采用基于自适应直角网格的欧拉方程有限体积解法;)高超声速情况,采用基于 当地表面斜度法的面元法.不同速度域的多种构型飞行器的算例结果表明,该集成工具的计算精度满足要求,且 自动化程度高、收敛速度快,可应用于飞行器概念设计的快速气动分析. 展开更多
关键词 飞行器 空气动力学 概念设计 全速势方程 欧拉方程 当地表面斜度法 自适应直角网格
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高马赫数临近空间无人机气动布局设计分析 预览
17
作者 有连兴 王宇 《国防科技大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期62-68,共7页
以高马赫数临近空间无人机概念方案设计为背景,研究高马赫数无人机气动布局设计问题。为提高气动布局设计的效率,开发了气动外形设计和分析的工具,包括参数化几何建模程序、网格自动生成程序、自动化流场计算程序和结果分析程序。针对... 以高马赫数临近空间无人机概念方案设计为背景,研究高马赫数无人机气动布局设计问题。为提高气动布局设计的效率,开发了气动外形设计和分析的工具,包括参数化几何建模程序、网格自动生成程序、自动化流场计算程序和结果分析程序。针对高马赫数无人机总体设计要求,提出一种翼身融合的双后掠气动布局方案,翼型为菱形,尾翼构型为V型。为了满足进气道进口流量捕获面积的要求,机体前缘设计成拱形前缘。应用数值分析方法分析展弦比和上反角对升阻比的影响,优选出合适的展弦比和下反角,形成了最终的气动布局方案。流场特性分析结果证实了最终的气动布局方案的合理性。 展开更多
关键词 临近空间 无人机 气动布局 空气动力学
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氢燃料电池轻型飞机的能源系统方案设计
18
作者 荆戈 柴啸 《江苏航空》 2017年第3期42-44,共3页
顺应绿色航空的发展趋势,本文以一种氢燃料电池电动轻型飞机为研究对象,开展了该型飞机的能源系统方案设计研究。该型飞机是一种两座轻型飞机,主要用于初级驾驶培训、私人交通、摄影、旅游观光等方面。采用氢燃料电池作为飞机的能源可... 顺应绿色航空的发展趋势,本文以一种氢燃料电池电动轻型飞机为研究对象,开展了该型飞机的能源系统方案设计研究。该型飞机是一种两座轻型飞机,主要用于初级驾驶培训、私人交通、摄影、旅游观光等方面。采用氢燃料电池作为飞机的能源可减少私人航空带来的空气污染。1氢燃料电池能源系统设计方法在能源系统的方案设计中,首先要对能源供应链进行设计,然后确定飞机起飞所需的需用功率(即电机的最大功率),之后进行燃料电池的选型和计算所需的氢气储备量。 展开更多
关键词 氢燃料电池 轻型飞机 系统方案设计 需用功率 系统设计方法 最大功率 空气污染 储备量 驾驶培训 私人交通
机翼结构重量预测的多学科分析优化方法 被引量:6
19
作者 欧阳星 +1 位作者 邢宇 王宇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期235-243,共9页
为了克服现有机翼结构重量计算方法的局限性,提出一种基于多学科分析优化的机翼结构重量计算方法。以客机机翼为例,阐述整个计算流程。计算流程的关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元... 为了克服现有机翼结构重量计算方法的局限性,提出一种基于多学科分析优化的机翼结构重量计算方法。以客机机翼为例,阐述整个计算流程。计算流程的关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元模型的自动生成和结构优化。应用CAD软件CATIA的二次开发方法,实现机翼外形几何模型、结构布置几何模型和气动分析模型的自动生成;应用MSC.Patran的PCL编程技术,实现结构有限元模型的自动生成;应用等效刚度和等效强度方法,提高结构有限元模型自动生成的稳健性,缩短结构分析和优化的计算时间;应用多学科集成和优化技术,建立机翼结构重量预测的计算平台,实现整个计算过程的自动化。算例表明这种方法稳健、有效,可快速地分析机翼外形参数与结构重量之间的关系,分析不同展向载荷分布和不同选材方案对机翼结构重量的影响。 展开更多
关键词 机翼 重量预测 多学科设计优化 有限元方法 等效方法
民机概念设计阶段性能分析程序快速开发方法 预览 被引量:2
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作者 张陈力子 祝雯生 《民用飞机设计与研究》 2016年第1期28-32,共5页
为了在概念设计阶段快速准确地分析民航客机性能,提出一种基于MATLAB/SIMULINK联合仿真的性能分析程序快速开发方法。从数据库文件中读取已有的气动、重量、推进、飞行剖面等数据,在SIMULINK中分别求解已建立的各飞行阶段运动微分方程,... 为了在概念设计阶段快速准确地分析民航客机性能,提出一种基于MATLAB/SIMULINK联合仿真的性能分析程序快速开发方法。从数据库文件中读取已有的气动、重量、推进、飞行剖面等数据,在SIMULINK中分别求解已建立的各飞行阶段运动微分方程,将结果保存至原数据库。整个求解及前后处理过程由MATLAB脚本控制。以波音737-800型客机性能分析为例,验证了该方法的有效性。与经验公式法相比,本文算法更为准确,流程更加清晰,不需要编写大量代码,实现与维护更加简便,适用于民机概念设计阶段性能分析程序的快速开发。 展开更多
关键词 飞行仿真 性能分析 程序开发 快速 概念设计
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