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篇1:飞行器总体设计中主要参数的神经网络估算
飞行器总体设计中主要参数的神经网络估算
运用近年来迅速发展的神经网络技术,成功构造了飞行器总体设计过程中具有重要作用的总体质量估算网,升力系数估算网,以及阻力系数估算网,结果表明训练后的参数估算网比通常使用的近似估计公式具有更高的'精度.同时,根据所涉及问题的数据特点,为了提高对网络的训练精度,对现有MBP算法作了进一步改进,仿真结果证明改进的MBP算法具有更高的训练效率.这一思路和方法可适用于机械及航空航天其它产品的总体概念设计过程.
作 者:聂蓉梅 夏人伟 陈万春 Nie Rongmei Xia Renwei Chen Wangchun 作者单位:北京航空航天大学,宇航学院 刊 名:北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS 年,卷(期): 25(6) 分类号:V221.6 关键词:神经网络 参数估计 飞行器 BP算法篇2:飞行器总体设计试题
一、填空题(25分,每空1分)
1. 飞机设计可分为3个阶段,分别是 。 2. 最重要的三个飞机总体设计参数是 、、 。
3. 飞机空机重量可分为3部分,分别是 、 ,飞机空机重量系数随起飞重量的增加而 。 4. 在飞机重心的第一次近似计算中,如果飞机重心不在规定的范围内,则须对飞机重心进行调整。调整飞机重心最常用的2种方法是 (11) 、 (12) 。
5. 超音速进气道的压缩方式有3种,分别是:、 和 (15) 。
6. 喷气式飞机在 状态下达到最远航程,此时其翼载荷为 (17) ;螺旋桨飞机在 (18) 状态下达到最远航程,此时其翼载荷为 (19) (假设飞机的极曲线为的方法。
8. 亚音速飞机的最大升阻比取决于 。 9. 进气道总压恢复系数是 与 之比。 10. 从飞机设计的角度来看,对发动机的主要设计要求可归结为2个方面,即要求发动机的 大和 大。
2
Cx?Cx0?A?Cy
)。
7. 要缩短飞机起飞/着陆滑跑距离,可以采用 翼载荷
二、选择题(20分,每题1分,正确的选择“+”,错误的选择“-”)
1. 减小翼载荷对飞机的巡航性能有利。 (+) (-)
2. 将喷气式发动机安装到飞机上,需要考虑装机修正和推进装置阻力。 (+) (-)
3. 进气道的功用是将流入进气道的空气减速增压。 (+) (-)
4. 机身结构重量大致与机身浸湿面积成正比。 (+) (-)
5. 现代战斗机上常使用高涵道比的涡扇发动机。 (+) (-)
6. 飞机起飞重量一定时,增加飞机的航程和航时会降低飞机的机动性。 (+) (-)
7. 飞机的寿命周期成本包括研制成本和使用维护成本两部分。 (+) (-)
8. 如技术水平一定,则飞机设计要求都要以一定的重量代价来实现。 (+) (-)
9. 飞机的载油量是根据飞机所执行任务的任务剖面要求确定的。 (+) (-)
10. 超音速飞行时,涡轮风扇发动机的耗油率小于涡轮喷气发动机。 (+) (-)
11. 前三点式起落架几何参数选择时,应考虑的主要因素之一是防
止
飞
机
翻
倒
和
防
止
飞
机
倒
立
。
(+) (-)
12. 飞机起落架的重量一般占该机起飞重量的.15%左右。 (+) (-)
13. 雷达隐身飞机要求减小镜面反射和角反射器反射。 (+) (-)
14. 按面积律设计的飞机能减小跨音速波阻。 (+) (-)
15. 满足设计要求的起飞重量最小的飞机是设计先进的。 (+) (-)
16. 设计要求不变时,结构重量增加1千克使飞机起飞重量也增加1千克。 (+) (-)
17. 如飞机修形方案使结构重量增加1千克,阻力减小1千克,则该方案不可行。
(+) (-)
18. 飞机的燃油包括任务燃油(可用燃油)、备份油和死油三部分。 (+) (-) 19. (+) (-)
20. 高速飞机应该采用长细比较大的机身。 (+) (-)
战斗机的翼载荷比运输机的大。
三、计算题(20分,每题10分)
1. 已知某飞机有效载荷重量W载重?3000千克,结构重量系数
K结构?0.32
,动力装置重量系数K动力?0.14,设备重量系数K设备?0.09,
燃油重量系数K燃油?0.28。
(1) 求有效载荷重量系数K载重和全机重量W0;
(2) 如果结构重量增加10%,即?K结构/K结构?10%,求全机重量变
(1)(1)
?W?W/W0; 00化量及全机重量变化的百分比
(3) 如果结构重量减小10%,即?K结构/K结构??10%,求全机重量
(2)(2)
?W/W0; ?W00变化量及全机重量变化的百分比
(4) 从以上计算结果,你对结构重量对全机重量的影响可以得出什么结论?
2. 一个飞翼式飞机重为125吨,飞翼面积为208.3m,设计飞行速度为250m/s,设计飞行高度为11千米(该高度空气密度为
2
C?0.015(1.5?6?),?11?0.364kg/m3);x0飞翼的零升阻力系数为诱
2
导阻力系数为
Cxi?
2Cy
???,式中为飞翼平均相对厚度,?为飞翼展弦
比。请选择该飞翼的平均相对厚度和展弦比?,使其具有最大升阻比,并计算出该最大升阻比的数值。
四、问答题(20分,第1题8分,第2题8分,第3题4分)
1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括哪些方面? 2. 选择飞机设计方案的翼载应考虑哪些因素?
3. 选择机身几何参数、确定机身外形时,应该考虑哪些方面的要求?
五、设计题(15分)
请提出一个第四代战斗机的总体设计方案,画出三面图和总体布置图,并说明你是如何对该设计方案进行考虑的(方案指飞机、发动机、机翼、机身、起落架等采用何种型式以及采用这些型式的优缺点)。要求该机具有超音速巡航能力、短距起落能力、隐身能力等。
篇3:飞行器总体设计试题
案
一、填空题(25分,每空1分)
1. (1)~(3) 方案设计、初步设计、详细设计;
2. (4)~(6) 正常起飞重量、动力装置海平面静推力、机翼面积 // 正常起飞重量、翼载荷、推重比;
3. (7)~(9) 结构重量、设备重量、动力装置重量,(10) 减小; 4. (11)~(12) 调整装载、移动机翼; 5. (13)~(15) 外压式、内压式、混合式;
6. (16) 0.866Kmax(Kmax为最大升阻比,下同),(17) qCx0/3/A (q为速压,下同),(18) Kmax,(19) qx0/A ; 7. (20) 减小; 8. (21) 浸湿展弦比;
9. (22)~(23) 进气道出口总压、进气道进口总压; 10. (24)~(25) 推重比、单位迎面推力。
二、选择题(20分,每题1分,正确的选择“+”,错误的选择“-”)
1 × 2√ 3√ 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10×
11√ 12× 13√ 14√ 15√ 16× 17× 18√ 19× 20×
三、计算题(20分,每题10分)
1.
(1) K载重?1?K结构?K动力?K设备?K燃油 ?1?0.32?0.14?0.09?0.28?0.17,
Kg。 W0?W载重/K载重?3000/0.17?17647
(1)(1)
K载重?1?K结构?K动力?K设备?K燃油
(2)
?1?1.1?0.32?0.14?0.09?0.28?0.138,
(1)(1)W?W/K?3000/0.138?21739Kg, 0载重载重
(1)(1)?W?W?W0?21739?17647?4092Kg, 00
(1)?W/W0?4092/17647?0.2319?23.19%。 0
(3)
(2)(2)K载重?1?K结构?K动力?K设备?K燃油
?1?0.9?0.32?0.14?0.09?0.28?0.202,
(2)(2)W?W/K?3000/0.202?14851Kg, 0载重载重
(2)(2)?W?W?W0?14851?17647??2796Kg, 00
(2)?W/W0??2796/17647??0.1584??15.84%。 0
(4) 结论:飞机结构重量增加(减少)1公斤,导致飞机全机重量增加(减少)1公斤以上。
2.
?Cx0
?0.015(?6?40)?0
(1) ?,
(2) ?6/40?0.15?15%, (3)
Cy?
mg125000?9.8
??0.517
0.5?v2S0.5?0.364?2502?208.3,
2
C?0.015(1.5?6?0.15?20?0.15)?0.01575, x0 (4)
(5)
Cxi?Cx0?
2
Cy
???
?0.05175
,
0.5172
????5.405
??0.01575??0.01575 (6) ,
2
Cy
(7)
Kmax?
Cy2Cx0
?
0.517
?16.413
2?0.01575。
四、问答题(20分,第1题8分,第2题8分,第3题4分)
1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括:
(1) 飞机在巡航状态飞行时,应具有最大的升阻比,最低的油耗;同时飞机的阻力应该最小。在布局阶段,尤其应该注意减小飞机的配平阻力。
(2) 在保证具有足够安全裕度的情况下,飞机在起飞着陆状态应具有最大的可用升力系数,以改善飞机的低速性能,缩短起飞着陆滑跑距离,并改善机动性。
(3) 飞机几何外形应尽量减小其零升阻力系数,保证在高速飞行时阻力最小,以满足高速飞行的需要。尤其是下一代具有超音速巡航能力的战斗机,这一点更为重要。
(4) 应保证在所有的飞行状态下,飞机都具有合乎规定的稳定性和操纵性。
(5) 应保证动力装置具有最佳的工作环境和条件,最大限度地减小发动机的进、排气损失,等等。
2. 主要考虑:(1) 失速速度要求; (2) 起飞距离要求; (3) 着陆距离要求; (4) 最优巡航性能要求; (5) 瞬时转弯(瞬时过载)性能要求; (6) 持续转弯(持续过载) 性能要求; (7) 爬升与下滑性能要求; (8) 最大升限要求。
3. 主要考虑: (1) 机身应具有足够的内部容积,保证满足内部装载的使用要求; (2) 应使机身的气动阻力最小; (3) 要有利于进
行结构布置,具有足够的结构高度,便于连接和安装机翼、尾翼等其他部件,等等。
五、设计题(15分)
应从 (1) 飞机形式、(2)发动机类型、数量、安装方式、(3)机翼形状、(4)机身形状、(5)平尾形状、(6)垂尾形状、(7)起降方式、(8)飞机设备、(9)部件之间相互位置关系 等方面说明,并给出飞机三面图和总体部位安排图。
篇4:飞行器总体设计报告
目录
一、重量估算....................................................................................................................................................... 2
机身重量....................................................................................................................................................... 2 机翼质量....................................................................................................................................................... 2 尾翼重量....................................................................................................................................................... 3 起落架重量 ................................................................................................................................................... 4 动力装置重量................................................................................................................................................ 4 系统和设备重量 ............................................................................................................................................ 4 使用项目重量................................................................................................................................................ 4 有效载荷....................................................................................................................................................... 5 最大起飞重量................................................................................................................................................ 5 二、性能评估....................................................................................................................................................... 5
气动特性分析................................................................................................................................................ 5 飞行性能分析................................................................................................................................................ 5 商载航程特性................................................................................................................................................ 5 起飞速度的计算 ............................................................................................................................................ 6 起飞滑跑距离计算......................................................................................................................................... 6 爬升距离....................................................................................................................................................... 6 起飞场长....................................................................................................................................................... 7 进场速度....................................................................................................................................................... 7 着陆距离....................................................................................................................................................... 7
一、重量估算
机身重量
M
FUS
?C2p(9.75?5.84Bf)?2LfBf?Hf)?1.5?(Bf?Hf)?
2
0.79*0.58*(9.75?5.84*3.64)*[2*37.4/(3.64?3.8)?1.5]*(3.64?3.8)^2?6727(Kg)
Lf机身长度(m) Bf机身最大宽度(m)
Hf机身最大高度(m)
C2增压机身系数,客机取0.79
P
客舱内外压差,单位是巴(bar),典型值0.58
FUS
将C518客机数据代入得:M
?
机翼质量
按理想的基本结构重量、修正系数、机身影响系数三部分分别计算。 a. 理想的基本结构重量M
IPS
MIPSM0
?mc?mr?0.033?0.064?0.097
mc?1920A
1920*90.033
1.5
1.5
S
0.5
Nr(1??)sec?sec?fa?
*3.3*0.53*(1?4)*
sec?25??*sec?25??0.12*1.678*10
9
*139.87
0.5
?
mr?
3S
1.25
?
0.5
M0A
0.25
?S0.522??(1?0.34??0.44?)?2.2?(1???0.72?)??
A??
0.5
3*139.87
0.5
*0.12
0.25
70132*9?139.87?
??
9??
0.5
*[(1?0.34*4?0.44*4
2
?2.2*0.12*
*(1?4?0.72*4)]?0.064
1
2
式中,M0为全机重量;A是机翼展弦比;S是机翼面积;?是机翼有效后掠角,一般近似认为是弦
4
线处后掠角;?近似看做等于?;?是梯形比;N为最大使用过载系数的1.65倍;VD为最大俯冲速度(ms);?是机翼根部相对厚度;fa为机翼材料的工作需用应力,其计算公式为:
fa
?NrA?M02.5
?1.12?0.751.5(1??)sec?sec??
S?????
1.75
0.5
?10
5
?
1.12*[10
5
3.3*0.53*9.0
139.87
9
0.75
1.75
*70132
1.5
*1.12
2
*(1?4)
2.5
*sec?25??*sec?25??]
0.5
*
?1.678*10(N/m)
r为考虑惯性影响的因子,计算公式为:
r?1???0.2?(1?MZWM0)???1?[0.2?(1?
5138670132
,式中MZW为零燃油重量。
)]?0.53
b. 修正系数
由于发动机采用尾吊,机翼结构重量减小5%。 c. 机身对机翼影响
考虑到机翼结构穿过机身结构,当机身变宽时机翼重量会加重,系数Cy
Cy?1.13(1?5?)?0.0027(1?43?)??
1.13*[(1?5*0.103)?0.0027*(1?43*0.103)*4)]?1.004
2
?
2
?
其中,?为机身最大宽度和机翼展长的'比值:??Bf?3.64/35.48?0.103 d. 机翼总重
Mwing?Cy(mC?mr?Cx)M0?1.004*(0.034?0.067?0.057)*70132?11125.2(Kg)
尾翼重量
水平尾翼的重量:M
?0.047VDSH
1.24
H
?0.047*200*38.045
1.24
?856(Kg)
垂直尾翼的重量:MV?0.065k12VDSV
1.25
?0.065*1.0*200*18.74
1.15
?378(Kg)
VD-设计俯冲速度;SH-平尾面积;SV-垂尾面积;K12-尾翼布局系数,范围为1.0~1.5,根据平尾的
安装位置来选择。由于平尾安装在机身尾端,K12选择为1.0。
起落架重量
Mlg?ClgM0?0.045*70132?3156(Kg)
Clg-客机取4.5%。
所以飞机结构重量为:
M机体结构?MFUS?Mwing?MH?MV?Mlg?
6727?11125.2?856?378?3156?22242.2(Kg)
动力装置重量
M
pow
?nC3M
eng
?2*1.56*7500*0.4536?10614.24(Kg)
n-为吊挂的发动机数量。
C3-推进系统安装系数,取1.56。 M
eng
?1.43?8.7?(1.14?BPR)?T0,BPR为函道比,T0为发动机推力。
系统和设备重量
各种系统(不含起落装置)和设备重量之和为: MSYS?C4M0?0.11*70132?7714.5(Kg)
C4-由飞机类型确定:短程客机取0.14,中程客机取0.11,远程客机取0.08.
使用项目重量
包括机组人员重量(含机组人员需要的相关物品)、安全设备(应急氧气和救生艇)、装货设备、水、食品等。
85nC?FOPP?85*(2?4)?12*150?2310(Kg) P-乘客人数
nC-机组人员人数
FOP-取决于航程的系数,取12
有效载荷
M
payload
?95P?M
freight
?95*150?95*(2?4)?14820(Kg)
95-乘客平均体重(约75kg)与平均重量(约20kg)之和; P-飞机载客人数; M
freight
-不含旅客和行李的货运重量。
最大起飞重量
M0?M机身?M商载?M使用项目?M机翼?M尾翼?M动力?M起落架?M系统和固定设备?M燃油?
22242.2?10614.24?7714.5?14820?34606*0.4536?71115.2(Kg)
二、性能评估
气动特性分析
1) 全机升力线斜率
CL??CL_W
其中CL_W
?
??
?AR?
??2???A?2??5.14
?R?
2
d?Sdh??
???1??h?net?
bS2CS??grossL?_Wgross
飞行性能分析 商载航程特性
Rang(N,Mi)??
Winitial?V??L?470.570132
ln=*18.6*ln?2848.4Km ???
Wfinal0.54358770?C??D?
V?470.5knots(0.82,242m/s,871.4km/h) C?0.543L
D
?17.6
Winitial?70132KgWfinal?58770Kg
Rang(N,Mi)?2848.4Km
起飞速度的计算
飞机离地速度(海平面)
Vld?
?
?69.5(m/s)
其中:Wto?70132kg*9.8N/kg,??1.225kg/m3,S?139.87m2,Cl.max?1.66 带入数据得:Vld?69.5(m/s) 1) 起飞滑跑距离计算:
d1?
12g
?
Vld
dVTaW
2
?
1
VldW
?f
2
?f
2gTa1
?
169.570132
2
2*9.826810
?700m
?0.03
其中T/W?0.4,f?0.03,Vld?68(m/s)
?0.02?0.04,干水泥跑道?
摩擦系数f??0.03?0.05,湿水泥跑道
?0.07?0.10,干硬土草地?
计算得:d1?700m
爬升距离
d2?
W
2
?VH2?Vld?
?H?580m ????2g??
??T?av
其中:VH为上升至15m(或25m)安全高度上飞机的瞬时速度; 对于喷气式飞机,可取VH?1.3Vld?1.3*69.5?90.4m/s
Ta?26810Kg?T?Ta?D??Tav?26810?3770.5?23039.5Kg,
D?(L?W)/18.6(升阻比)?70132?3770.5Kg
代数数据计算得:d2?580m
所以飞机的起飞距离为D?d1?d2?700?580?1280m
起飞场长
Dto?D*1.15?1472m
进场速度
Va?1.3Vstall?1.3*52.2?
69.9m/s,
Vstall?
?
?53.8m/s
Vstall?为飞机着陆时的失速速度,
ML?为飞机着陆质量, ??为机场空气密度,
CL.max?为飞机着陆状态时最大升力系数。 Vstall?53.8m/s,Va?69.9m/s
着陆距离
利用喷气客机统计图估算着陆距离
Vstall?2894.44m
22
/s
2
?104.6knots
22
?10936.7knots
2
由着陆距离与失速速度的统计关系可查得着陆距离:2825ft?2850*0.3048?
868.7m
篇5:基于XML的飞行器虚拟样机总体设计
基于XML的飞行器虚拟样机总体设计
飞行器虚拟样机总体设计是一项复杂的系统工程,涉及到众多的学科领域之间的协同设计,针对总体设计阶段分系统处于异构平台并行设计、集成类型复杂、涉及面广的特点,对飞行器总体设计按功能模块进行详细划分,采用流程化“向导”模式进行设计,并采用XML数据文件作为数据交换平台,通过设计通用的.XML数据描述,实现不同模块、不同商业软件的数据互操作,结合可视化技术,构建了飞行器虚拟样机总体设计流程化、数字化、虚拟化的设计平台及可视化演示系统.
作 者:肖振 陈铮 彭晓源 XIAO Zhen CHEN Zheng PENG Xiao-yuan 作者单位:北京航空航天大学先进仿真技术实验室,北京,100083 刊 名:系统仿真学报 ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION 年,卷(期): 18(z2) 分类号:V4 TP3 关键词:虚拟样机 飞行器 总体设计 XML 虚拟装配篇6:基于飞行性能估算的高超声速飞行器总体参数优化研究
基于飞行性能估算的高超声速飞行器总体参数优化研究
为了获得起飞质量最轻的飞行器概念方案,以3种不同动力组合的`高超声速飞行器为比较对象,设定统一的优化约束条件.根据功能原理,建立基于飞行性能评估的高超声速飞行器总体参数优化方法,并开发专门软件进行优化计算.最后,通过分析计算结果,给出了3种高超声速飞行器方案的对比结论.
作 者:姚宗信 Yao Zongxin 作者单位:北京航空航天大学,北京,100083;沈阳飞机设计研究所,沈阳,110035 刊 名:导弹与航天运载技术 ISTIC PKU英文刊名:MISSILES AND SPACE VEHICLES 年,卷(期): “”(3) 分类号:V411.8 关键词:高超声速飞行器 总体参数优化 飞行性能篇7:BP神经网络参数改进方法综述
BP神经网络参数改进方法综述
BP神经网络具有结构简单、技术成熟的优点,在很多领域都有广泛的'应用.然而它的两个突出问题一一收敛速度慢、易陷入局部极小点,制约了它的应用.本文总结了一些针对此问题的BP网络参数改进方法,包括主要通过改进学习率的方法来改善收敛速度;从选择合适的初始权值,调整网络权值修改量η和动量项α,以及改变网络结构、增加训练数据三个方面来克服局部极小点问题,这些方法对改善网络性能起到了一定的作用.
作 者:李翱翔 陈健 作者单位:西安电子科技大学通信工程学院 刊 名:数字通信世界 英文刊名:OIGITAL COMMUNICATION WORLD 年,卷(期): “”(1) 分类号:P3 关键词:后向传播算法 神经网络 收敛速度 局部极小篇8:BP神经网络在结构边界参数识别中的应用
BP神经网络在结构边界参数识别中的应用
针对建立发动机动力学模型过程中,试车台机架结构边界环境的不确定状况,对神经网络在边界刚度识别中的应用进行了研究.以结构模态频率为网络输入,边界X、Y、Z方向的'刚度为输出,通过一种增加训练样本的方法大大提高了网络的映射性能.最终的识别结果达到了预期目标,满足工程需要.
作 者:李锋 袁军社 作者单位:西安航天动力研究所,陕西,西安,710100 刊 名:火箭推进 英文刊名:JOURNAL OF ROCKET PROPULSION 年,卷(期):2009 35(4) 分类号:V434 关键词:发动机机架 边界刚度 参数识别 BP神经网络文档为doc格式