飞机总体设计--CAD篇(pdf 79页).pdf

CADSCADS的应用的应用的应用的应用 飞机设计研究所 航空科学与工程学院 飞机总体设计 CAD篇 飞机设计研究所 航空科学与工程学院 飞机总体设计 CAD篇 1 CADS的应用的应用 概述概述 设计要求输入与分析设计要求输入与分析 方案设计与建模方案设计与建模 特性与性能估算特性与性能估算 优化及其他优化及其他 方案构型设计实例 歼十 方案构型设计实例 歼十 2 概述概述 CADS Conceptual Aircraft Design System 概念机设计系统 的作用 概念机设计系统 的作用 用于对飞机概念设计阶段初始方案生成 分析到 优化全过程的支持 用于对飞机概念设计阶段初始方案生成 分析到 优化全过程的支持 使得设计者可以根据设计要求在很短的时间内完 成初步方案的二维俯视 使得设计者可以根据设计要求在很短的时间内完 成初步方案的二维俯视 左视草图与三维模型 估 算出其几何 重量 气动 飞行性能和电磁散射 等特性 并且在方案设计初期进行一定程度的多 学科优化 左视草图与三维模型 估 算出其几何 重量 气动 飞行性能和电磁散射 等特性 并且在方案设计初期进行一定程度的多 学科优化 3 概述概述 CADS的基本界面的基本界面 4 概述概述 文件类型文件类型 设计信息文件 设计信息文件 dei 用于存储某一飞机的设计要求 参数选择结果 各种 部件信息 以及各种特性估算结果与相关参数设置 用于存储某一飞机的设计要求 参数选择结果 各种 部件信息 以及各种特性估算结果与相关参数设置 发动机信息文件 发动机信息文件 enb 各种发动机的基本信息和特性曲线各种发动机的基本信息和特性曲线 装载信息文件 装载信息文件 pab 不同类型装载的基本信息不同类型装载的基本信息 翼型信息文件 翼型信息文件 afb 翼型的几何数据与基本气动特性翼型的几何数据与基本气动特性 5 设计要求输入与分析设计要求输入与分析 设计要求输入设计要求输入 性能要求包括基本 飞行性能 机动性 能和结构材料要求 性能要求包括基本 飞行性能 机动性 能和结构材料要求 提供提供9种基本任务 段 可以通过灵活 组合构造出复杂的 任务剖面 种基本任务 段 可以通过灵活 组合构造出复杂的 任务剖面 选用包括有效载荷 在内的各种装载 选用包括有效载荷 在内的各种装载 6 设计要求输入与分析设计要求输入与分析 初步参数选择初步参数选择 在约束分析中确定 出各条约束边界 以便可视化地选择 初步设计点 在约束分析中确定 出各条约束边界 以便可视化地选择 初步设计点 T W0 W0 S 在任务分析中对任 务剖面进行分段分 析 估算 在任务分析中对任 务剖面进行分段分 析 估算W0等参数等参数 准备好你的总体设 计参数 准备好你的总体设 计参数 7 方案设计与建模方案设计与建模 发动机数据库发动机数据库 按照 小涵道比 涡扇发动机的特性建立 每 种发动机的数据包含基本信息和特性曲线 按照 小涵道比 涡扇发动机的特性建立 每 种发动机的数据包含基本信息和特性曲线 需准备的基本信息需准备的基本信息 外形尺寸外形尺寸 重量特性重量特性 基本性能 见图 基本性能 见图 特性曲线可由基本 性能估算得到 特性曲线可由基本 性能估算得到 8 方案设计与建模方案设计与建模 装载数据库装载数据库 装载分类装载分类 人员人员 Person 飞行员 Pilot 武器武器 Weapon 导弹 Missile 设备设备 Equipment 雷达 Radar 传感器 Sensor 其他其他 Others 座椅 Seat 9 方案设计与建模方案设计与建模 装载数据库装载数据库 装载类型需准备的数据装载类型需准备的数据 飞行员坐姿时高度 宽度 坐姿时纵向所占长度 重心的纵向位置飞行员坐姿时高度 宽度 坐姿时纵向所占长度 重心的纵向位置 导弹 总长 头锥长度 弹径 主弹翼翼展 稳定翼翼展 稳定翼位置 重心的纵向位置 雷达 纵向轴长度 盘状天线 横向轴长度 盘状天线 宽度 矩形天线 高度 矩形天线 安装角 重心的纵向位置 传感器宽度 盒形 高度 盒形 直径 圆柱形 长度 重心的纵向位置 座椅长度 宽度 高度 重心的纵向位置 导弹 总长 头锥长度 弹径 主弹翼翼展 稳定翼翼展 稳定翼位置 重心的纵向位置 雷达 纵向轴长度 盘状天线 横向轴长度 盘状天线 宽度 矩形天线 高度 矩形天线 安装角 重心的纵向位置 传感器宽度 盒形 高度 盒形 直径 圆柱形 长度 重心的纵向位置 座椅长度 宽度 高度 重心的纵向位置 10 方案设计与建模方案设计与建模 翼型数据库翼型数据库 提供了常用的提供了常用的NACA系列翼型系列翼型 可以在设计翼面类部件时进行选取可以在设计翼面类部件时进行选取 11 方案设计与建模方案设计与建模 发动机和装载布置发动机和装载布置 通过发动机和装载布置对话框可对已选的发动 机和装载进行布置 包括加入 移除和基准点 通常是最前端或前端面中心点 坐标设置等 通过发动机和装载布置对话框可对已选的发动 机和装载进行布置 包括加入 移除和基准点 通常是最前端或前端面中心点 坐标设置等 提示 用不同颜色标记 不同装载会便于识别 提示 用不同颜色标记 不同装载会便于识别 需准备的数据需准备的数据 各基准点坐标各基准点坐标 12 方案设计与建模方案设计与建模 机身类部件设计与建模机身类部件设计与建模 部件分类部件分类 机身机身 Fuselage 座舱盖座舱盖 Canopy 进气道进气道 Inlet 短舱短舱 Nacelle 建模的基本步骤建模的基本步骤 绘制俯视 左视轮廓线绘制俯视 左视轮廓线 选取控制站位选取控制站位 绘制剖面曲线绘制剖面曲线 生成三维曲面生成三维曲面注意坐标系定义 注意坐标系定义 13 方案设计与建模方案设计与建模 机身类部件设计与建模机身类部件设计与建模 需准备的数据需准备的数据 设计草图设计草图 每种部件的分段方式每种部件的分段方式 每段的二维轮廓线形状 和其上 每段的二维轮廓线形状 和其上主要控制点主要控制点位置位置 每段的控制站位位置每段的控制站位位置 每个站位处的剖面 形状和控制点位置 每个站位处的剖面 形状和控制点位置 如果有剖面旋转 确定旋转方向和角度 如果有剖面旋转 确定旋转方向和角度 14 方案设计与建模方案设计与建模 机身类部件设计与建模机身类部件设计与建模 典型的机身分段示例典型的机身分段示例 在这一阶段应避免分段过多 在这一阶段应避免分段过多 先建立初始模型 再修改和细化先建立初始模型 再修改和细化 腹部进气战斗机腹部进气战斗机 两侧进气战斗机 运输机 两侧进气战斗机 运输机 15 方案设计与建模方案设计与建模 翼面类部件设计与建模翼面类部件设计与建模 机翼机翼 参考机翼参考机翼 实际机翼实际机翼 其他主翼面其他主翼面 水平尾翼水平尾翼 Hori Tail 单立尾单立尾 Vert Tail S 双立尾双立尾 Vert Tail T 鸭翼鸭翼 Canard 通用翼面通用翼面 水平翼面 如边条 水平翼面 如边条 垂直单翼面 垂直双翼面 如腹鳍 挂架 垂直单翼面 垂直双翼面 如腹鳍 挂架 16 方案设计与建模方案设计与建模 翼面类部件设计与建模翼面类部件设计与建模 除参考机翼外 各种翼面均是由若干翼段组 成 而每个翼段由 除参考机翼外 各种翼面均是由若干翼段组 成 而每个翼段由平面参数和根梢部翼型平面参数和根梢部翼型确定确定 布置时还需要每个翼面前缘点的位置坐标布置时还需要每个翼面前缘点的位置坐标 17 方案设计与建模方案设计与建模 油箱设计与布置油箱设计与布置 机身油箱机身油箱 与机身类部件类似的造型方法 需要绘制二维的俯视 左视轮廓线 但只需确定一个剖面的形状 与机身类部件类似的造型方法 需要绘制二维的俯视 左视轮廓线 但只需确定一个剖面的形状 完成建模后需要记录油箱容积和重心纵向位置 完成建模后需要记录油箱容积和重心纵向位置 18 方案设计与建模方案设计与建模 油箱设计与布置油箱设计与布置 机翼油箱机翼油箱 由包含在机翼范围内的梯形平面参数确定 结合由包含在机翼范围内的梯形平面参数确定 结合油箱 高度占对应展向位置处翼剖面高度的比例 油箱 高度占对应展向位置处翼剖面高度的比例生成曲面生成曲面 平面参数包括平面参数包括展向长度 前端后掠角 内侧长度 内 侧前端坐标和外侧长度等 展向长度 前端后掠角 内侧长度 内 侧前端坐标和外侧长度等 19 方案设计与建模方案设计与建模 起落架设计与布置起落架设计与布置 每个起落架简化为一个支柱和若干个机轮的组合每个起落架简化为一个支柱和若干个机轮的组合 可选的机轮形式可选的机轮形式 单轮 前后双轮 并列双轮 前后及并列四轮单轮 前后双轮 并列双轮 前后及并列四轮 可选的收放状态可选的收放状态 向前 向后 向内 向外向前 向后 向内 向外 某些状态下可以转平机轮某些状态下可以转平机轮 需准备的尺寸数据需准备的尺寸数据 轮胎直径与宽度轮胎直径与宽度 支柱的旋转中心支柱的旋转中心 支柱收起后的伸缩比支柱收起后的伸缩比 20 方案设计与建模方案设计与建模 起落架设计与布置起落架设计与布置 前三点是缺省的布置形式 可以增加起落架数量前三点是缺省的布置形式 可以增加起落架数量 需准备的布置参数需准备的布置参数 主轮纵向位置 前主轮距 主轮距 参考高 度 主起落架机轮放下时的最低点位置 停机角等 主轮纵向位置 前主轮距 主轮距 参考高 度 主起落架机轮放下时的最低点位置 停机角等 软件会结合当前的重心位置算出的防后倒立 角 防侧翻角和擦地角的大小 软件会结合当前的重心位置算出的防后倒立 角 防侧翻角和擦地角的大小 21 特性与性能分析特性与性能分析 几何特性估算几何特性估算 可分析机身 座舱盖 短舱 翼面中已经具备三 维形体的部件 可分析机身 座舱盖 短舱 翼面中已经具备三 维形体的部件 在分析某一部件的浸湿面积时 需要指定与之相 交的其他若干部件 在分析某一部件的浸湿面积时 需要指定与之相 交的其他若干部件 22 特性与性能分析特性与性能分析 几何特性估算几何特性估算 在分析各部件的横截面积分布时 会自动依据已 设定的相交情况 在分析各部件的横截面积分布时 会自动依据已 设定的相交情况 全机横截面积分布由部件横截面积分布迭加得到全机横截面积分布由部件横截面积分布迭加得到 需记录的数据需记录的数据 部件浸湿面积部件浸湿面积 全机浸湿面积全机浸湿面积 最大横截面积最大横截面积 全机体积全机体积 23 特性与性能分析特性与性能分析 重量特性估算重量特性估算 气动特性估算气动特性估算 飞行性能估算飞行性能估算 军机的隐身性能军机的隐身性能 采用课堂讲授方法笔算 可以对比参考软件结果 采用课堂讲授方法笔算 可以对比参考软件结果 24 优化及其他优化及其他 基本的权衡基本的权衡 毯式图毯式图 Carepet Plot 怎样的 怎样的T W W S组合可以得到满足 要求且重量最小的方案 组合可以得到满足 要求且重量最小的方案 多变量优化多变量优化 1985年 年 10 50个独立变量个独立变量 Torenbeek E AIAA Paper 85 3081 RDS 25 优化及其他优化及其他 多目标优化 多学科设计优化 多目标优化 多学科设计优化 MDO 优化问题的规模进一步扩大优化问题的规模进一步扩大 不存在不存在 最优解最优解 只能寻求满足约束集的 只能寻求满足约束集的 Pareto最优解 或称非劣解最优解 或称非劣解 学术研究和工业界应用的重点学术研究和工业界应用的重点 在在CADS中也可进行优化 但不要将设计的 优劣和成败完全寄托在数值化的手段上 中也可进行优化 但不要将设计的 优劣和成败完全寄托在数值化的手段上 26 优化及其他优化及其他 通过迭代方法进行的设计过程通过迭代方法进行的设计过程 是在具 有多个硬性约束条件和满足一组固定使用要求的 一个完全确定的设计范围内进行的 该设计过程 在确定最初布局方面能令人满意 但是所得到的 设计结果对飞机技术规范参数的确定 其作用极 为有限 重要的是设计师要了解对于设计技术规 范取值的选择的重要性以及它们对飞机构型的影 响 必须有能使设计师了解上述重要性和影响的 方法 是在具 有多个硬性约束条件和满足一组固定使用要求的 一个完全确定的设计范围内进行的 该设计过程 在确定最初布局方面能令人满意 但是所得到的 设计结果对飞机技术规范参数的确定 其作用极 为有限 重要的是设计师要了解对于设计技术规 范取值的选择的重要性以及它们对飞机构型的影 响 必须有能使设计师了解上述重要性和影响的 方法 民用喷气飞机设计 民用喷气飞机设计 27 方案构型设计实例 歼十方案构型设计实例 歼十 声明 作者声明 作者张恒 张恒 33050226 选用的资料 均来自互联网公开的图片和数据 选用的资料 均来自互联网公开的图片和数据 张恒 飞机总体设计 示例方案设计及网站开发 北京航空航天大学 2007 28 方案构型设计实例 歼十方案构型设计实例 歼十 需建模的部件划分 主要部件需建模的部件划分 主要部件 机身机身 机翼机翼 垂尾垂尾 鸭翼鸭翼 座舱盖座舱盖 进气道进气道 29 方案构型设计实例 歼十方案构型设计实例 歼十 需建模的部件划分 附属部件需建模的部件划分 附属部件 进气道上方的整流罩和辐条进气道上方的整流罩和辐条 机背上的背脊和天线机背上的背脊和天线 垂尾后端的减速伞舱垂尾后端的减速伞舱 机尾腹部的边条和腹鳍机尾腹部的边条和腹鳍 油箱 起落架及装载布置油箱 起落架及装载布置 由于由于CADS中没有专门定义这些附属部 件 所以需要通过发挥自己的想象和对软件的 熟悉来创新 将它们分别当作机身类和翼面类 部件来造型 中没有专门定义这些附属部 件 所以需要通过发挥自己的想象和对软件的 熟悉来创新 将它们分别当作机身类和翼面类 部件来造型 30 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 造型思路造型思路 歼十的外形曲线非常流畅 可是如果把机身看 成一个连续的整体 只用一段曲线来表示机身 外形 又会因为曲线拟合误差的问题 使得最 后生成的曲线与真实点有较大偏差 歼十的外形曲线非常流畅 可是如果把机身看 成一个连续的整体 只用一段曲线来表示机身 外形 又会因为曲线拟合误差的问题 使得最 后生成的曲线与真实点有较大偏差 由于使用由于使用CADS在建模的过程中 在曲面交接 的地方 很难保证能达到精确的重合 如果分 为多段造型 又势必增加整个任务的难度 在建模的过程中 在曲面交接 的地方 很难保证能达到精确的重合 如果分 为多段造型 又势必增加整个任务的难度 经过折衷权衡以后 作者认为歼十的机身应该 这样来造型 分别在雷达罩后缘 机翼根部前 缘和尾喷管前缘 把机身分为四段 经过折衷权衡以后 作者认为歼十的机身应该 这样来造型 分别在雷达罩后缘 机翼根部前 缘和尾喷管前缘 把机身分为四段 31 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 雷达罩雷达罩 首先在二维平面内绘制左视和俯视轮廓 这里 面有几个关键点 一个是空速管前端 这是全 机的纵向零点 一个是雷达罩前缘 还有一个 是雷达罩后缘 首先在二维平面内绘制左视和俯视轮廓 这里 面有几个关键点 一个是空速管前端 这是全 机的纵向零点 一个是雷达罩前缘 还有一个 是雷达罩后缘 因为空速管比较细 而且在和雷达罩交接的地 方 外形曲线会有较大转折 为了不使曲线失 真 应该在空速管根部 也就是雷达罩前缘的 地方 用两个重合的点 或很接近的点来防止 曲线的变形 因为空速管比较细 而且在和雷达罩交接的地 方 外形曲线会有较大转折 为了不使曲线失 真 应该在空速管根部 也就是雷达罩前缘的 地方 用两个重合的点 或很接近的点来防止 曲线的变形 32 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 雷达罩雷达罩 由于机身的三维外形除了受轮廓线的影响外 还有一个非常关键的因素 就是剖面的形状 而在 由于机身的三维外形除了受轮廓线的影响外 还有一个非常关键的因素 就是剖面的形状 而在CADS里面 剖面形状可以由设计者自定 义 所以可以非常灵活地生成各种各样的剖面 形状和外形曲面 里面 剖面形状可以由设计者自定 义 所以可以非常灵活地生成各种各样的剖面 形状和外形曲面 在造型过程中 在不同位置使用什么形状的剖 面 应该忠实于飞机本身的实际形状 比如 空速管就基本上都是使用的圆形剖面 而雷达 罩后面的部分就使用了椭圆形剖面 在造型过程中 在不同位置使用什么形状的剖 面 应该忠实于飞机本身的实际形状 比如 空速管就基本上都是使用的圆形剖面 而雷达 罩后面的部分就使用了椭圆形剖面 33 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 雷达罩雷达罩 特别注意 在雷达罩后缘与前机身相交的截 面 应该严格控制外形点的位置和剖面形状 这样才有可能在三维外形中保持光滑过渡 得 到平顺的曲面 特别注意 在雷达罩后缘与前机身相交的截 面 应该严格控制外形点的位置和剖面形状 这样才有可能在三维外形中保持光滑过渡 得 到平顺的曲面 34 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 前机身前机身 从雷达罩后缘到机翼根部前缘的这部分 作为 前机身来布置 在这一段 有几个关键点需要 控制好 从雷达罩后缘到机翼根部前缘的这部分 作为 前机身来布置 在这一段 有几个关键点需要 控制好 雷达罩后缘雷达罩后缘 座舱盖风挡前缘座舱盖风挡前缘 机翼根部前缘机翼根部前缘 在前机身的平面轮廓线绘制中 用了这几个关 键点来控制外形曲线 在前机身的平面轮廓线绘制中 用了这几个关 键点来控制外形曲线 35 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 前机身前机身 前机身首截面的外形点必须和前一个部件保持严格一 致 这样才能保持连续 前机身首截面的外形点必须和前一个部件保持严格一 致 这样才能保持连续 座舱盖需要单独造型 为了得到一个比较美观的座舱 盖 我们需要让座舱盖的曲面和前机身的上表面相交 这样就得到一条相贯线 这条线在座舱盖前缘的那个点 应该得到严格控制 这样在布置座舱盖的时候才有参考 点 也更容易得到一个比较真实的座舱盖 座舱盖需要单独造型 为了得到一个比较美观的座舱 盖 我们需要让座舱盖的曲面和前机身的上表面相交 这样就得到一条相贯线 这条线在座舱盖前缘的那个点 应该得到严格控制 这样在布置座舱盖的时候才有参考 点 也更容易得到一个比较真实的座舱盖 机翼根部前缘的那个截面也非常重要 不过由于在后机 身前缘有别的打算 所以这个截面就显得不那么重要 了 而且这个剖面比实际尺寸要小一些 机翼根部前缘的那个截面也非常重要 不过由于在后机 身前缘有别的打算 所以这个截面就显得不那么重要 了 而且这个剖面比实际尺寸要小一些 36 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 前机身前机身 其它的外形控制点也是很重要的 并且都得按 照测绘所得的外形数据来绘制三视图 其它的外形控制点也是很重要的 并且都得按 照测绘所得的外形数据来绘制三视图 比如前机身下表面 虽然深藏在进气道上方的 隙缝中 但是还是应该考虑到它的外形 以及 通过剖面形状来控制外形曲面 这样才能在下 一步布置前机身和进气道之间的整流曲面时 得到更接近真实情况的相贯线 比如前机身下表面 虽然深藏在进气道上方的 隙缝中 但是还是应该考虑到它的外形 以及 通过剖面形状来控制外形曲面 这样才能在下 一步布置前机身和进气道之间的整流曲面时 得到更接近真实情况的相贯线 37 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 前机身前机身 38 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 后机身后机身 后机身造型的难点 蜂腰 翼身融合后机身造型的难点 蜂腰 翼身融合 蜂腰可以通过外形轮廓曲线和剖面线来控制 其中的轮廓线如下所示 蜂腰可以通过外形轮廓曲线和剖面线来控制 其中的轮廓线如下所示 39 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 后机身后机身 后机身前端的位置不在前机身后端的剖面处 这是因为在这个位置将会有几个部件互相交 接 包括进气道和进气道上方的整流面 如果 都在一个横截面上重合 将会有更大的难度 甚至不可能重合 所以 在这里选择了交叉过 渡 虽然曲面在交叉的时候不能完全重合 不 过如果调整得比较好 也能做到光滑 后机身前端的位置不在前机身后端的剖面处 这是因为在这个位置将会有几个部件互相交 接 包括进气道和进气道上方的整流面 如果 都在一个横截面上重合 将会有更大的难度 甚至不可能重合 所以 在这里选择了交叉过 渡 虽然曲面在交叉的时候不能完全重合 不 过如果调整得比较好 也能做到光滑 40 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 后机身后机身 翼身融合问题暂 不考虑 需要等 机翼也布置好了 以后 再进行调 整 而且根据 翼身融合问题暂 不考虑 需要等 机翼也布置好了 以后 再进行调 整 而且根据 CADS目前的情 况 实现起来的 确存在困难 目前的情 况 实现起来的 确存在困难 41 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 后机身后机身 完成后的效果完成后的效果 42 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 尾喷管尾喷管 在这个示例里面 尾喷管实际上是分成两段来 做的 由三个关键剖面控制 分别是后机身尾 端 两段喷管之间的连接面和喷口截面 在这个示例里面 尾喷管实际上是分成两段来 做的 由三个关键剖面控制 分别是后机身尾 端 两段喷管之间的连接面和喷口截面 这几个面一定要前后一致 这样才能连贯 因 为这部分是能动的 喷口可以张开 也可以缩 小 所以可以自由发挥 从外形曲线上来控制 为想要的状态 这几个面一定要前后一致 这样才能连贯 因 为这部分是能动的 喷口可以张开 也可以缩 小 所以可以自由发挥 从外形曲线上来控制 为想要的状态 43 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 座舱盖座舱盖 歼十的座舱盖不是整体式的 照理应该分成两 段才能表示出风挡的直线轮廓和后半部分的流 线形轮廓 歼十的座舱盖不是整体式的 照理应该分成两 段才能表示出风挡的直线轮廓和后半部分的流 线形轮廓 44 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 座舱盖座舱盖 作为简化 示例中仍然用一段外形曲线来表 示 而在直线处加大曲线上点的间隔和在转折 处加大点的密度 这样可以大概地表示出直线 形和流线形两段外形曲线 作为简化 示例中仍然用一段外形曲线来表 示 而在直线处加大曲线上点的间隔和在转折 处加大点的密度 这样可以大概地表示出直线 形和流线形两段外形曲线 45 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 座舱盖座舱盖 座舱盖和前机身上表面实际上是相交的 它们 的相贯线就会凸显出座舱盖的形状 座舱盖和前机身上表面实际上是相交的 它们 的相贯线就会凸显出座舱盖的形状 风挡前缘和前机身上表面相交处的关键点 同 样为前机身上的关键点 两者应该严格重合 这个点应该是在座舱盖的侧视上方轮廓线上 而下部轮廓线则可以自由安排 不过下方轮廓 线对座舱盖的形状也会有较大影响 最主要的 影响是座舱盖和前机身的相贯线的形状 风挡前缘和前机身上表面相交处的关键点 同 样为前机身上的关键点 两者应该严格重合 这个点应该是在座舱盖的侧视上方轮廓线上 而下部轮廓线则可以自由安排 不过下方轮廓 线对座舱盖的形状也会有较大影响 最主要的 影响是座舱盖和前机身的相贯线的形状 46 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 座舱盖座舱盖 剖面形状可以选择如图所示的半剖面 这样更 有助于凸显座舱盖的外形 剖面形状可以选择如图所示的半剖面 这样更 有助于凸显座舱盖的外形 应该不断调整剖面上点的位置 直到得到一个 比较合适的外形为止 因为平面外形曲线只能 约束曲面范围 而不能控制曲面形状 应该不断调整剖面上点的位置 直到得到一个 比较合适的外形为止 因为平面外形曲线只能 约束曲面范围 而不能控制曲面形状 47 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 座舱盖座舱盖 完成后的效果完成后的效果 48 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 进气道 外部曲面 进气道 外部曲面 进气道的前缘上方伸出去得比较多 形成了一 个稍微复杂一点的形状 对这一段需要单独做 一个机身曲面 进气道的前缘上方伸出去得比较多 形成了一 个稍微复杂一点的形状 对这一段需要单独做 一个机身曲面 49 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 进气道 外部曲面 进气道 外部曲面 在剖面选择的时候 就把前缘部分做成如图示的 半开剖面 而把后半部分的进气道做成封闭剖面 在剖面选择的时候 就把前缘部分做成如图示的 半开剖面 而把后半部分的进气道做成封闭剖面 在两段进气道交接的地方 不仅外形曲线上的点应该 重合 而且剖面的曲线形 状应该吻合 甚至相近的 左右剖面都应该有过渡 否则难以形成光滑表面 在两段进气道交接的地方 不仅外形曲线上的点应该 重合 而且剖面的曲线形 状应该吻合 甚至相近的 左右剖面都应该有过渡 否则难以形成光滑表面 50 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 进气道进气道 完成后的效果完成后的效果 51 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 整流面和辐条整流面和辐条 整流面其实就是两个竖直的侧面 从俯视图上 看 曲面的范围具有流线形 整流面其实就是两个竖直的侧面 从俯视图上 看 曲面的范围具有流线形 这两个曲面可以由一条竖直的直线沿俯视图上 的外形线放样得到一个整流曲面 也就是前机 身下方的两个侧面 这两个曲面可以由一条竖直的直线沿俯视图上 的外形线放样得到一个整流曲面 也就是前机 身下方的两个侧面 52 方案构型设计实例 机身类部件方案构型设计实例 机身类部件 整流面和辐条整流面和辐条 三根辐条分别是三个曲面 这些曲面的做法可 以和进气道前缘的做法是相同的 每个曲面都 被限制在一个方形范围内 而它的剖面也选择 为半开方形剖面 三根辐条分别是三个曲面 这些曲面的做法可 以和进气道前缘的做法是相同的 每个曲面都 被限制在一个方形范围内 而它的剖面也选择 为半开方形剖面 53 方案构型设计实例 翼面类部件方案构型设计实例 翼面类部件 机翼机翼 歼十的机翼是双三角翼 而且翼梢还有较大的 弧度 歼十的机翼是双三角翼 而且翼梢还有较大的 弧度 CADS在布置机翼时 无法生成前缘为 曲线形状的机翼 也无法表示出舵面来 因 此 作者把它分成了三段来造型 根部机翼 外端机翼和翼梢 在布置机翼时 无法生成前缘为 曲线形状的机翼 也无法表示出舵面来 因 此 作者把它分成了三段来造型 根部机翼 外端机翼和翼梢 54 方案构型设计实例 翼面类部件方案构型设计实例 翼面类部件 机翼机翼 从三视图中也应该能看出 外端机翼的后掠角 略大于根部机翼 而且根部机翼有很小的下反 角 到外端机翼改平 从三视图中也应该能看出 外端机翼的后掠角 略大于根部机翼 而且根部机翼有很小的下反 角 到外端机翼改平 对于翼梢 为了做出弧线形状来 就用接近对于翼梢 为了做出弧线形状来 就用接近0 的尖削比来表示 的尖削比来表示 55 方案构型设计实例 翼面类部件方案构型设计实例 翼面类部件 垂尾和鸭翼垂尾和鸭翼 歼十的垂尾应该是通过一个支撑连接的 而这个支 撑 包括外形整流曲面 将用机身类曲面来造型 歼十的垂尾应该是通过一个支撑连接的 而这个支 撑 包括外形整流曲面 将用机身类曲面来造型 垂尾在垂直方向上的位置高出机身很多 中间留出 来的空隙是用来布置整流曲面和减速伞舱的 垂尾在垂直方向上的位置高出机身很多 中间留出 来的空隙是用来布置整流曲面和减速伞舱的 垂尾被分为两段 在靠近翼梢的地方 后缘后掠角 有很大变化 垂尾翼梢的天线和整流面等 也将机 身曲面类来造型 垂尾被分为两段 在靠近翼梢的地方 后缘后掠角 有很大变化 垂尾翼梢的天线和整流面等 也将机 身曲面类来造型 56 方案构型设计实例 翼面类部件方案构型设计实例 翼面类部件 垂尾和鸭翼垂尾和鸭翼 鸭翼的布置是比较容易的 简单的一段翼面就 可以表示出来了 鸭翼的布置是比较容易的 简单的一段翼面就 可以表示出来了 由于鸭翼是活动的 至于它的迎角要设 置为多大 可根据 实际情况而定 或 以美观为合适 由于鸭翼是活动的 至于它的迎角要设 置为多大 可根据 实际情况而定 或 以美观为合适 57 方案构型设计实例 翼面类部件方案构型设计实例 翼面类部件 主要翼面布置好后的三维效果主要翼面布置好后的三维效果 58 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 机身背部背脊与天线机身背部背脊与天线 背脊的侧视轮廓线由后机身侧视图中上方的外 形曲线进行偏移即可 剖面形状采用半圆形 然后沿轮廓线放样就得到了 背脊的侧视轮廓线由后机身侧视图中上方的外 形曲线进行偏移即可 剖面形状采用半圆形 然后沿轮廓线放样就得到了 天线由两条竖直线沿水平面的一个椭圆放样就 得到了 它的剖面形状其实就是两条直线 不 过这样的造型结果总是垂直向上的 而不能有 偏转角度 天线由两条竖直线沿水平面的一个椭圆放样就 得到了 它的剖面形状其实就是两条直线 不 过这样的造型结果总是垂直向上的 而不能有 偏转角度 59 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 垂尾的整流面与减速伞舱垂尾的整流面与减速伞舱 垂尾的整流面与有好几部分 不过总的思路还 是把它做得像翼面 而且是一个前缘有弧度的 翼面 其实只要把这个曲面的侧面上方边界曲 线 设置为预想的弧度就可以了 垂尾的整流面与有好几部分 不过总的思路还 是把它做得像翼面 而且是一个前缘有弧度的 翼面 其实只要把这个曲面的侧面上方边界曲 线 设置为预想的弧度就可以了 垂尾根部的整流面后缘的部分和减速伞舱的地 方需要单独处理 垂尾根部的整流面后缘的部分和减速伞舱的地 方需要单独处理 60 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 垂尾的整流面与减速伞舱垂尾的整流面与减速伞舱 减速伞舱是圆筒状的 用圆形剖面进行放样可 以得到 减速伞舱是圆筒状的 用圆形剖面进行放样可 以得到 伞舱盖是个半球面 造型方法是用圆形剖面 沿纵向的半圆放样 这个半圆在俯视图和侧视 图中应该是一样的 其实也就是曲面的外形边 界曲线 伞舱盖是个半球面 造型方法是用圆形剖面 沿纵向的半圆放样 这个半圆在俯视图和侧视 图中应该是一样的 其实也就是曲面的外形边 界曲线 61 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 垂尾的整流面与减速伞舱垂尾的整流面与减速伞舱 在平面图中 翼梢的那个东西看起来有点奇怪 不过为了表示出垂尾翼梢的突起物 用这样一 个奇怪的造型还是很有效的 在平面图中 翼梢的那个东西看起来有点奇怪 不过为了表示出垂尾翼梢的突起物 用这样一 个奇怪的造型还是很有效的 下方边界的形状是为了能给翼梢的后缘补厚 度 因为翼型在靠近后缘的地方都比较薄 与 这个地方的实际情况不符 这一点从三维外形 中可以看出来 下方边界的形状是为了能给翼梢的后缘补厚 度 因为翼型在靠近后缘的地方都比较薄 与 这个地方的实际情况不符 这一点从三维外形 中可以看出来 62 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 上述各部分完成后的效果图上述各部分完成后的效果图 63 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 边条和腹鳍边条和腹鳍 歼十尾部的边条有两种造型方法 歼十尾部的边条有两种造型方法 1 把它当作翼面 也就是很短的一段翼面 这样可以通过设置一定的下反角 很轻易地就 实现了 不过这种方法有一个问题 就是翼梢 的地方是没有闭合的曲面 把它当作翼面 也就是很短的一段翼面 这样可以通过设置一定的下反角 很轻易地就 实现了 不过这种方法有一个问题 就是翼梢 的地方是没有闭合的曲面 2 用机身部件来设计 不过这种方法会比较 麻烦一点 因为这个边条有一定的扭转角度 而且沿纵向的剖面还有变化 非常难以调节 用机身部件来设计 不过这种方法会比较 麻烦一点 因为这个边条有一定的扭转角度 而且沿纵向的剖面还有变化 非常难以调节 64 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 边条和腹鳍边条和腹鳍 经过分析 还是选择了后一种方法来造型 为 了表示出边条的倾斜和扭转 选择了如图所示 的剖面形状 经过分析 还是选择了后一种方法来造型 为 了表示出边条的倾斜和扭转 选择了如图所示 的剖面形状 可以通过控制不同位置上的剖面形状和剖面中 边界的倾斜程度 来表示出边条的扭转 这个 部件就充分体现出了这个软件的灵活性和自由 度 可以通过控制不同位置上的剖面形状和剖面中 边界的倾斜程度 来表示出边条的扭转 这个 部件就充分体现出了这个软件的灵活性和自由 度 65 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 边条和腹鳍边条和腹鳍 腹鳍根部应该在边条外侧面上 可是又由于腹 鳍本身的外倾 容易使翼根暴露出来 所以可 以把横向位置往内调一些 腹鳍根部应该在边条外侧面上 可是又由于腹 鳍本身的外倾 容易使翼根暴露出来 所以可 以把横向位置往内调一些 腹鳍可以通过通用翼面来布置 而且它的方位 主要靠调整外倾角来达到 外倾角是指翼展方 向和 腹鳍可以通过通用翼面来布置 而且它的方位 主要靠调整外倾角来达到 外倾角是指翼展方 向和Z轴方向的夹角 所以这个角度应该在 轴方向的夹角 所以这个角度应该在 90 到 到180 之间 之间 根据它的形状 可以把它分为两段 并且外侧 的尖削比为零 不过在 根据它的形状 可以把它分为两段 并且外侧 的尖削比为零 不过在CADS里应该用一个接 近零的数字来代替 里应该用一个接 近零的数字来代替 66 方案构型设计实例 附属部件方案构型设计实例 附属部件 边条和腹鳍边条和腹鳍 布置好以后的平面图和三维效果如图所示 布置好以后的平面图和三维效果如图所示 67 方案构型设计实例 油箱布置方案构型设计实例 油箱布置 在这个例子里 布置了一个机翼油箱作为示范 在这个例子里 布置了一个机翼油箱作为示范 机翼油箱只需要布置平面形状 然后给出一个和 机翼的厚度比 软件自动就生成了油箱的形状 机翼油箱只需要布置平面形状 然后给出一个和 机翼的厚度比 软件自动就生成了油箱的形状 虽然只要油箱在机翼内部 软件就不会报错 但 这并不意味就是正确的或合理的 因为歼十是三 角翼 所以它的油箱布置应该符合三角翼内部结 构空间的特点 虽然软件没有表示出结构部件 但是应当考虑每个主要结构应该出现在什么位 置 并且与油箱相协调 虽然只要油箱在机翼内部 软件就不会报错 但 这并不意味就是正确的或合理的 因为歼十是三 角翼 所以它的油箱布置应该符合三角翼内部结 构空间的特点 虽然软件没有表示出结构部件 但是应当考虑每个主要结构应该出现在什么位 置 并且与油箱相协调 68 方案构型设计实例 油箱布置方案构型设计实例 油箱布置 油箱的平面及三维效果油箱的平面及三维效果 69 方案构型设计实例 起落架布置方案构型设计实例 起落架布置 歼十的起落架是前三点式 前轮为双轮并列 主轮是单轮 在 歼十的起落架是前三点式 前轮为双轮并列 主轮是单轮 在CADS中很容易表现出来 中很容易表现出来 CADS里面轮子的状态可以是收起 也可以是 放下 预定义的收放形式包括向内 向外 向 前或向后收起 前轮向后收起容易表示 但主 轮的这种要向前收 同时又要向内收的动作 软件还不能表示出来 里面轮子的状态可以是收起 也可以是 放下 预定义的收放形式包括向内 向外 向 前或向后收起 前轮向后收起容易表示 但主 轮的这种要向前收 同时又