欧洲航空航天 此外,自 2018 年 1 月以来,CEAS 与六个欧洲航空航天科学技术研究协会密切合作:EASN(欧洲航空科学网络)、ECCOMAS(欧洲应用科学计算方法共同体)、EUCASS(欧洲航空航天科学会议)、EUROMECH(欧洲力学学会)、EUROTURBO(欧洲涡轮机械学会)和 ERCOFTAC(欧洲流动湍流空气燃烧研究团体)。这些不同的实体共同构成了所谓的“欧洲航空航天”平台,其目的是协调各种会议和研讨会的日程安排以及合理化信息传播。这一新概念是欧盟委员会支持和发起的一项工作的成功成果。 “欧洲航空航天”的活动不仅限于上面列出的合作伙伴,而且确实致力于整个欧洲航空航天界:工业界、机构和学术界。
如今,飞机的初步设计阶段变得非常具有挑战性,因为需要满足涉及不同应用领域的更苛刻的要求。从这个角度来看,无论是在飞机行业还是在学术研究团体中,都需要简单的设计工具来执行快速可靠的多学科分析和优化。本文全面概述了 JPAD(飞机设计程序的 Java 工具链),这是一个基于 Java 的开源库,被认为是一种快速高效的工具,可用于支持飞机的初步设计阶段及其优化过程。该库已在那不勒斯“费德里科二世”大学工业工程系完全实现,目前仍在开发中。该库的主要目标是对参数定义的飞机模型进行快速多学科分析并搜索优化配置。在该工具的开发过程中,遵循的所有飞机初步设计和分析的基本原理和方法都已在一些飞机设计教科书中进行了详细描述。[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]。JPAD 的主要特点之一在于对飞机参数模型(被认为是一组相互连接和参数化的组件)和可用分析的智能管理。开发该库的目的是简化用户输入文件的组成,并以令人满意的精度进行快速分析 [8] [9]。第 2 节将展示库架构及其主要优势。另一个关键点是可以轻松地将 JPAD 与其他外部工具连接起来,以实现更高的精度。如 [10] 所述,JPAD 库是大量类似软件工具(包括免费软件和商业软件)的替代品。这些工具中的大多数都有重要的历史,其中许多已经使用了几十年。其中一些软件的设计标准很差,文本输入很死板,没有可视化功能。这就是为什么 JPAD 在开发时非常注重简单性和灵活性的主要原因。此外,它被认为是一种开源工具,与目前最流行的飞机设计程序(如 Advance Aircraft Analysis [11]、RDS [12] 或 Piano [13])不同。JPAD 是一个通用计算库,包含多个模块,其中重要的是突出空气动力学和稳定性模块。这些是基于那不勒斯费德里科二世大学 DAF 研究小组开发的几种预测方法,例如用于机身 [14] [15] 或垂直尾翼 [16] [17] 分析的方法。开发此类方法的能力源自该小组在区域涡轮螺旋桨飞机和通用航空飞机应用领域多年活动期间通过数值分析和风洞测试获得的经验,如 [18] [19] [20] 所述。
飞机设计阶段(概念阶段和初步阶段)本质上必然是协作的。本文进行的一个示例设计使两个学术小组(一个在那不勒斯,一个在斯德哥尔摩)使用他们自己的工具 ADAS 和 CEASIOM 分别进行概念设计和初步设计,从而实现了设计的协作方面。ADAS 工具主要基于经验的设计方法,而 CEA-SIOM 工具主要基于物理的设计方法。所选示例是符合 FAR-23 标准的 16 座双涡轮螺旋桨飞机。ADAS 概念设计产生的高翼配置被选为 CEASIOM,在其中构建了几何的防水模型,生成了体积网格,并通过欧拉方程的解模拟了 16 种飞行条件,一些飞行条件为螺旋桨关闭,另一些飞行条件为螺旋桨开启,以判断螺旋桨洗对主翼和水平尾翼表面的影响。对 ADAS 结果和 CEASIOM 结果的稳定性和控制特性进行了详细比较。总体而言,这两组结果具有合理的一致性,因为 ADAS 中的经验主义考虑了粘性效应,而 CEASIOM 纯粹是无粘性的(但非线性)。最大的差异出现在水平尾翼的俯仰力矩贡献中,对此提出了各种解释,包括主翼下洗和尾流对
本报告介绍了飞机设计软件 PreSTo(初步尺寸工具)在区域运输飞机重新设计中的应用。所进行的工作步骤包括飞机设计点定义、初步飞机尺寸、飞机部件机身、机翼和尾翼的概念设计以及数据导出,以及使用飞机设计软件套件 CEASIOM(飞机合成和综合优化方法的计算机化环境)的初步工作步骤。飞机重新设计的参考飞机是区域涡轮螺旋桨飞机 ATR 72,其航程为 500 海里(926 公里),最大有效载荷为 8.1 吨。所应用的软件状态为 PreSTo 3.3(2010 年 12 月)和 CEASIOM 版本 v2.0(CEASIOM 100 R90)。该项目过程中获得的结果表明,从最初的初步尺寸确定(PreSTo)到飞机稳定性和控制模拟及后续工作(CEASIOM),精简飞机设计和调查的工具链已经取得了良好且充满希望的开端。但是,在撰写本报告时,仍需要进行大量额外工作,以优化和简化两个程序的工作流程并产生可靠的结果。目前,PreSTo 中尚未处理飞机设计的几个方面(例如发动机定义),因此必须将缺少许多数据的初始飞机设计导出到 CEASIOM(AcBuiler)。因此,需要大量用户交互才能细化模型。但是,关于 CEASIOM 的应用,还需要进行大量工作来帮助用户正确应用软件。目前,必须对 CEASIOM 和软件结构有详细的了解才能正确操作程序。用户界面以及可用教程中提供的用户信息非常有限,部分信息错误或过时。从本报告作者的角度来看,PreSTo 和 CEASIOM(至少是 AcBuilder)的开发团队最好与相应的软件工具交换知识和经验,例如以用户/开发人员研讨会的形式。
CEASIOM,即飞机综合与综合优化方法的计算机化环境,是一个集成了特定学科概念设计工具的框架。在设计的早期阶段,能够预测飞机的飞行和操纵品质非常有用。为了对所研究的配置进行此操作,需要计算空气动力学数据库并将其与稳定性和控制工具相结合以进行分析。本文介绍了 CEASIOM 的自适应保真计算流体动力学模块如何计算飞机配置的空气动力学数据库,以及如何通过飞行控制系统设计器工具包模块分析该数据以确定飞机的飞行品质和控制规律。本文将预测的飞行品质与波音 B747 飞机的飞行测试数据进行比较,以验证整体方法的优良性。
欧洲航空航天学会理事会 (ceas) 是一个国际非营利协会,旨在制定一个框架,使欧洲各主要航空航天学会能够在此框架内开展合作。它目前由 13 个正式成员学会组成:3af(法国)、aIae(西班牙)、aIdaa(意大利)、aaar(罗马尼亚)、czaes(捷克共和国)、dGlr(德国)、ftf(瑞典)、haes(希腊)、nVvl(荷兰)、Psaa(波兰)、raes(英国)、sVfw(瑞士)、tsaGI(俄罗斯);以及六个企业会员:esa、easa、eurocontrol、laeta、VKI 和 euroaVIa。根据比利时法律,该协会成立为法人实体,并于 2007 年 1 月 1 日开始运营。其基本使命是在欧洲层面上为成员协会提供的广泛服务增加价值,从而促进后者与欧洲机构、政府、航空航天和国防工业以及学术界之间的对话。ceas 由董事会管理,董事会由每个成员协会的代表组成。