题目：民机系列总体综合优化设计研究

随着世界科技、经济的发展，航空运输环境的竞争越来越激烈，飞机工业面临的降低设计研制成本和提高飞机性能的压力也越来越大，使得飞机产品的开发模式已从“单型飞机”的概念向“飞机系列”概念转化。在飞机研发中，发展飞机系列而不仅仅开发单个型号已成为现代飞机工业界的重要策略。开展飞机系列总体综合优化设计研究，已成为现代客机设计的当务之急，对大型客机的发展，具有重要的意义。本文针对飞机设计策略由“单一型号”向“飞机系列”发展、以及现有飞机设计理论和方法主要面向单一机型的现状，着重研究了飞机系列总体综合优化方法。进行了飞机系列商载航程的匹配设计，完成了飞机系列客舱与机身结构框布置的匹配优化设计，建立了适合飞机系列总体参数优化设计的多学科协作优化设计模型，提出了气动稳健优化设计方法，进行了大型客机机翼/吊挂/短舱的一体化设计研究。论文主要研究工作如下：1.建立了飞机系列商载航程匹配优化设计模型，完成了商载航程匹配优化设计。首先根据市场需求的特点，分析了飞机系列的设计要求；完成飞机起飞总重对商载、航程的敏感性分析，建立了飞机系列商载航程匹配设计模型；利用非劣分层多目标遗传算法（NSGA II），完成了飞机系列商载航程的匹配优化设计，分析了各型号起飞总重的差异对飞机系列运营经济性的影响，为各个型号设计点的确定提供支持。2.探讨了飞机系列客舱与机身结构框布置的匹配设计方法。根据商载航程匹配优化设计结果，给出了各个型号的客舱布置方案；建立了机身结构框布置方案与客舱布置方案、应急通道布置的匹配关系，分析了不同标准结构和客舱布置方案对客舱利用率的影响，完成客舱与机身结构布置的匹配优化设计，给出了各个型号之间最佳的转换策略。3. 建立了基于多学科协作优化的飞机系列总体参数优化设计方法和模型。分析了飞机系列总体参数优化设计的特点，建立了飞机系列总体参数优化设计模型。根据飞机系列总体参数优化设计特征，改进协作优化方法，建立了适用于飞机系列总体参数优化设计的协作优化求解模型和分析模型，基于Isight软件平台完成了飞机系列总体参数的优化设计。4. 分析了系列化发展对气动优化设计的影响，提出了气动稳健优化设计方法。基于模块化产品平台策略的系列化设计方法，分析了系列化发展对机身、机翼、尾翼、发动机安装等气动优化设计的影响，提出了气动稳健优化设计方法，完成了飞机系列机翼气动稳健优化设计。5. 研究了翼吊布局发动机安装的气动优化设计方法，给出了飞机气动特性随发动机短舱安装参数的变化规律，分析了气动特性对短舱安装位置的敏感程度。给出翼吊布局发动机安装参数设计方法，建立了机翼/吊挂/短舱一体化设计流程；完成了短舱安装位置和安装姿态的优化，分析了短舱下沉量和前伸量对飞机气动力的影响机理和气动力随短舱安装位置和安装姿态的变化规律，以及气动特性对短舱安装位置的敏感程度；完成了吊挂、机翼的优化修形，给出了机翼/吊挂/短舱一体化设计中吊挂、机翼的有效减阻措施。