基于深度神经网络的客机总体设计参数敏感性分析 被引量：9

1

作者 范周伟 余雄庆 +1 位作者 王朝 钟伯文 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期378-387,共10页

飞机总体主要设计参数敏感性分析揭示了总体主要设计参数对飞机特性指标的影响,有助于总体设计方案的决策。针对宽体客机总体主要设计参数敏感性问题,根据其总体主要设计参数和特性指标的特点,以及多学科间的耦合关系,建立了深度神经网... 飞机总体主要设计参数敏感性分析揭示了总体主要设计参数对飞机特性指标的影响,有助于总体设计方案的决策。针对宽体客机总体主要设计参数敏感性问题,根据其总体主要设计参数和特性指标的特点,以及多学科间的耦合关系,建立了深度神经网络模型。该深度神经网络模型以客机总体主要设计参数为输入,对特性指标进行预测。在深度神经网络模型中,设置了多个输入层、多个输出层以及多个分块的隐藏层,从而模拟客机总体主要设计参数对特性指标的影响以及不同特性指标之间的相互作用。测试结果表明,与传统代理模型相比,深度神经网络模型对客机特性指标的预测精度更高,多参数适应性更好。利用该深度神经网络模型对客机总体主要设计参数进行敏感性分析。分析结果表明,机翼1/4弦线后掠角在30°~31.5°时,有利于减少最大起飞重量和起飞平衡场长;发动机海平面最大静推力和机翼面积对客机直接使用成本、最大起飞重量等特性指标的影响最为显著。 展开更多

关键词 飞机总体设计 敏感性分析 深度神经网络 客机 代理模型

原文传递

面向支撑翼布局飞行器的总体参数分析与优化 被引量：1

2

作者 邢宇 涂建秋 +1 位作者 余雄庆 王宇 《机械设计与制造工程》 2023年第2期75-78,共4页

支撑翼布局飞行器因其具有较大的展弦比和较小的耗油量,有望成为下一代绿色环保飞行器。应用MATLAB编程技术、结构有限元分析方法和OpenVSP开源软件,在参数化建模的基础上建立了适用于支撑翼布局飞行器的气动分析、质量估算、性能分析... 支撑翼布局飞行器因其具有较大的展弦比和较小的耗油量,有望成为下一代绿色环保飞行器。应用MATLAB编程技术、结构有限元分析方法和OpenVSP开源软件,在参数化建模的基础上建立了适用于支撑翼布局飞行器的气动分析、质量估算、性能分析、操稳分析等分析模型,开发了一种面向支撑翼布局飞行器的总体参数分析程序,可用于在概念设计阶段确定其主要参数。以波音公司的支撑翼布局客机为基准,验证了该程序的合理性,并在此基础上进行了优化分析。结果表明,以起飞质量最小为优化目标时可采用展弦比较小的设计方案,以油耗最小为优化目标时可采用展弦比较大的设计方案。 展开更多

关键词 支撑翼 概念设计 计算程序

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客机总体方案的综合评价方法 被引量：2

3

作者 索欣诗 李晓勇 +1 位作者 余雄庆 王宇 《南京航空航天大学学报》 EI CAS 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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基于结构优化的支撑翼布局机翼质量特性分析

4

作者 邢宇 肖国华 +1 位作者 余雄庆 王宇 《机械设计与制造工程》 2023年第3期59-62,共4页

支撑翼布局飞行器因其特有的桁架支撑结构,有效解决了大展弦比飞行器结构质量过大的难题。以波音公司提出的支撑翼布局飞行器为研究对象,应用结构有限元分析与优化方法,对比分析了桁架结构连接形式、颤振约束对支撑翼结构布局的影响。... 支撑翼布局飞行器因其特有的桁架支撑结构,有效解决了大展弦比飞行器结构质量过大的难题。以波音公司提出的支撑翼布局飞行器为研究对象,应用结构有限元分析与优化方法,对比分析了桁架结构连接形式、颤振约束对支撑翼结构布局的影响。分析结果表明,桁架以固接形式连接可比铰接形式质量轻39.7%;在固接形式下,考虑颤振约束后机翼质量增加了11.9%。由此表明结构形式确定后,颤振约束是决定机翼质量的重要因素,在此基础上构建了面向支撑翼布局的质量代理模型,可用于在概念设计阶段快速评估机翼质量。 展开更多

关键词 支撑翼布局 机翼质量 结构连接形式 颤振

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颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响 被引量：1

5

作者 邢宇 余雄庆 +1 位作者 李文强 涂建秋 《机械设计与制造工程》 2021年第6期47-50,共4页

支撑翼布局飞机的机翼展弦比较大,在机翼结构质量估算中应考虑颤振约束的影响。以单通道支撑翼布局客机为研究对象,基于结构有限元模型,应用结构优化方法,对比分析了不考虑颤振约束和考虑颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响。分析... 支撑翼布局飞机的机翼展弦比较大,在机翼结构质量估算中应考虑颤振约束的影响。以单通道支撑翼布局客机为研究对象,基于结构有限元模型,应用结构优化方法,对比分析了不考虑颤振约束和考虑颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响。分析结果表明,考虑颤振约束后,主机翼的蒙皮厚度明显增加,整个机翼的质量增加了12.5%,颤振约束是影响支撑翼布局机翼质量的重要因素。 展开更多

关键词 客机 支撑翼布局 结构质量 颤振

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基于综合评价优化的民机顶层需求指标权衡

6

作者 范周伟 余雄庆 戴亚林 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2415-2422,共8页

确定顶层需求指标是民机设计流程之初的重要工作。针对民机顶层设计工作,提出一套民机顶层需求定量权衡方法。根据民机顶层需求与概念设计之间的关系,将概念设计方案的特性参数视为一组可行的顶层需求。将顶层需求的权衡分析问题转换为... 确定顶层需求指标是民机设计流程之初的重要工作。针对民机顶层设计工作,提出一套民机顶层需求定量权衡方法。根据民机顶层需求与概念设计之间的关系,将概念设计方案的特性参数视为一组可行的顶层需求。将顶层需求的权衡分析问题转换为对飞机总体设计参数的优化问题。选择“经济性、舒适性、环保性、适应性、安全性/可靠性”这5条判断准则,建立民机顶层需求综合评价模型,评估顶层需求的综合竞争力。以竞争力最大为目标,优化概念方案,确定最优的顶层需求组合。在宽体客机案例中,得到了比初始需求更合理的顶层需求,验证了所提方法的可行性。 展开更多

关键词 民机 顶层需求 综合评价 优化 权衡分析

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变体机翼后缘多学科设计与优化 被引量：8

7

作者 王宇 黄东东 +2 位作者 郭士钧 方妍 余雄庆 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期415-424,共10页

变体飞机能够改变自身外形适应不同的飞行状态,提高飞行性能,其设计涉及气动、材料、结构等多个学科。本文采用零泊松比蜂窝结构的材料作为柔性蒙皮,设计了一种具备机翼参考面积不因弯度改变而缩减的特点的机翼后缘无缝偏转机构,研究了... 变体飞机能够改变自身外形适应不同的飞行状态,提高飞行性能,其设计涉及气动、材料、结构等多个学科。本文采用零泊松比蜂窝结构的材料作为柔性蒙皮,设计了一种具备机翼参考面积不因弯度改变而缩减的特点的机翼后缘无缝偏转机构,研究了变体机翼后缘机构多学科设计与优化方法。优化结果表明,优化后的机翼巡航和起降状态都具备良好的气动性能,不但柔性蒙皮可产生大尺度拉伸变形,而且后缘结构均能满足刚度、强度等性能指标,同时机翼结构质量相比初始设计减轻了18%。文中研究的变体机翼多学科优化设计方法,能够快速有效地完成变体机翼无缝偏转后缘优化设计。 展开更多

关键词 变体机翼 机翼后缘 多学科设计优化 柔性蒙皮 蜂窝结构

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基于Kriging模型梯度解析解的改进一次二阶矩方法 被引量：6

8

作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 裘群海 余雄庆 《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

原文传递

氢电-锂电通勤飞机分布式推进系统匹配设计 被引量：1

9

作者 王宇 伍庭佳 +1 位作者 李湘 余雄庆 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期27-35,共9页

针对通勤类飞机总体设计参数和飞行任务剖面需求,根据氢电-锂电推进系统架构方案,提出了推进系统参数匹配方法和能源动态平衡管理策略。以19座级通勤飞机作为验证对象,对其动力装置和储备能源进行了选型和管理研究。根据选型的分布式推... 针对通勤类飞机总体设计参数和飞行任务剖面需求,根据氢电-锂电推进系统架构方案,提出了推进系统参数匹配方法和能源动态平衡管理策略。以19座级通勤飞机作为验证对象,对其动力装置和储备能源进行了选型和管理研究。根据选型的分布式推进气动布局方案,进一步采用全析因试验设计方法分析了螺旋桨转向对飞机气动特性的影响,获得了有利于飞机巡航状态的螺旋桨转向配置方案。 展开更多

关键词 通勤类飞机 燃料电池 参数匹配方法 分布式电推进

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飞翼无人机外形与进排气几何一体化参数化建模 被引量：1

10

作者 方欣瑞 余雄庆 《航空工程进展》 CSCD 2024年第1期30-37,共8页

飞翼布局是无人作战飞机的优先布局方案,其特点是机体与发动机进排气系统高度融合。针对飞翼式无人作战飞机概念方案快速几何建模需求,提出一种飞翼机体外形和进排气几何外形的一体化参数化建模方法。基于类函数/形函数方法,建立飞翼机... 飞翼布局是无人作战飞机的优先布局方案,其特点是机体与发动机进排气系统高度融合。针对飞翼式无人作战飞机概念方案快速几何建模需求,提出一种飞翼机体外形和进排气几何外形的一体化参数化建模方法。基于类函数/形函数方法,建立飞翼机体和进排气几何外形的参数化数学模型;确定关联的外形参数和关联控制规则,实现飞翼外形参数与进排气几何外形的匹配;将所建立的模型与CATIA二次开发方法相结合,实现飞翼式无人机概念方案三维几何模型的自动生成。结果表明:针对不同的进排气方案,本文方法能自动调节飞翼外形,匹配进排气系统的几何外形,有效地提高了飞翼式无人作战飞机概念设计的效率。 展开更多

关键词 飞翼 概念设计 参数化建模 机体和推进系统一体化 无人机

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飞机金属屏蔽罩雷击防护仿真分析与试验研究 被引量：2

11

作者 胡挺 余雄庆 《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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翼身融合布局客机客舱布置快速生成原型系统 被引量：2

12

作者 祝雯生 余雄庆 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期515-523,共9页

翼身融合布局(BWB)客机的客舱布置方案在很大程度上决定了其气动外形,筛选出一种合理的客舱布置方案是BWB客机概念设计的一项重要任务。为了提高BWB客机客舱布置设计的效率,应用基于知识工程(KBE)的方法,将BWB客机客舱布置的知识和规范... 翼身融合布局(BWB)客机的客舱布置方案在很大程度上决定了其气动外形,筛选出一种合理的客舱布置方案是BWB客机概念设计的一项重要任务。为了提高BWB客机客舱布置设计的效率,应用基于知识工程(KBE)的方法,将BWB客机客舱布置的知识和规范融入在客舱布置几何模型创建过程中,开发出了一个BWB客机客舱布置快速生成的原型系统。分别以300座和400座BWB客机为例,验证该原型系统的有效性。结果表明,只需输入客舱布置设计要求和主要参数,该原型系统即可自动地生成客舱布置方案。所开发的原型系统为BWB客机客舱设计提供了一种快速的途径。 展开更多

关键词 翼身融合布局(BWB) 民机 客舱布置 基于知识工程(KBE) 飞机概念设计

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λ机翼气动/结构多学科设计与优化

13

作者 董益磊 尹海莲 +1 位作者 王宇 余雄庆 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期525-533,共9页

机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,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... 机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,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、结构有限元模型自动生成与结构布局/尺寸优化。在ISIGHT软件环境下集成气动、结构优化模块,利用基于代理模型的多级优化方法求解λ机翼气动/结构多目标优化问题。算例结果表明,本文提出的优化方法能够较好地兼顾了λ机翼的气动和结构性能,进而提高初步设计阶段的效率。 展开更多

关键词 λ机翼 气动 结构 多目标优化

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高马赫数临近空间无人机气动布局设计分析 被引量：1

14

作者 有连兴 余雄庆 王宇 《国防科技大学学报》 EI CAS 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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结构输出响应概率密度估计中分数矩求解方法 被引量：1

15

作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 师娇 余雄庆 《北京航空航天大学学报》 EI CAS 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)方法和... 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)

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基于直角网格伴随自适应的声爆预测

16

作者 朱震浩 肖天航 +3 位作者 徐雅楠 邓双厚 张珍铭 余雄庆 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2432-2441,共10页

声爆预测是超声速民机设计关键技术之一,近场过压信号的精确计算是声爆预测的基础和重要环节。针对超声速民机声爆预测问题,发展了基于直角网格伴随自适应的超声速近场求解方法。运用有限体积法求解流体控制方程,以指定近场位置过压值... 声爆预测是超声速民机设计关键技术之一,近场过压信号的精确计算是声爆预测的基础和重要环节。针对超声速民机声爆预测问题,发展了基于直角网格伴随自适应的超声速近场求解方法。运用有限体积法求解流体控制方程,以指定近场位置过压值平方的积分作为目标函数,通过求解离散伴随方程获得目标函数对流场残差的敏感度,评估和修正目标函数全局误差,并驱动网格自适应加密,通过局部加密逐渐减小各个网格单元的剩余误差,提高目标函数的计算精度。选取69°后掠三角翼翼身组合体和美国国家航空航天局(NASA)的C25D超声速民机模型进行算例验证并与试验数据对比,结果表明:与流场特征自适应网格方法相比,所提方法能够以更少的网格量,更精确地捕捉流场中的激波和膨胀波,得到更精确的近场过压信号分布,是一种可用于声爆预测的高精度、高效率的超声速近场求解方法。 展开更多

关键词 超声速民机 声爆预测 伴随 误差估计 网格自适应 直角网格

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一种飞翼布局无人机族的机体结构优化设计

17

作者 岳志星 尹海莲 +1 位作者 王宇 余雄庆 《机械设计与制造工程》 2020年第6期57-61,共5页

针对无人机族结构设计的相关问题,提出了一种机身为通用模块、不同展长的机翼为专用模块的飞翼无人机结构设计方案。采用结构有限元方法分别对飞翼布局无人机族进行结构强度和刚度分析,使用基于PCL语言的MSC.Patran二次开发技术,实现结... 针对无人机族结构设计的相关问题,提出了一种机身为通用模块、不同展长的机翼为专用模块的飞翼无人机结构设计方案。采用结构有限元方法分别对飞翼布局无人机族进行结构强度和刚度分析,使用基于PCL语言的MSC.Patran二次开发技术,实现结构优化程序的自动运行。采用二级优化方法实现通用模块和专用模块的并行运算,给出一种模块化飞翼布局无人机族的结构优化设计方法。此方法很好地发挥了模块化策略的优势,并使无人机性能损失变小。 展开更多

关键词 飞翼 无人机族 结构设计 二级优化

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区域和参数化可靠性灵敏度指标及其解法

18

作者 李宝玉 张磊刚 +1 位作者 师娇 余雄庆 《国防科技大学学报》 EI CAS 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... 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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