客机重量特性和直接使用成本估算方法研究

摘要

在客机总体设计阶段，需要对各设计方案的重量和经济性进行评估和对比分析，重量估算的精度是保证飞机总体方案论证可靠性的关键之一，而经济性是决定飞机市场竞争力的最重要因素。本文针对客机的重量特性研究了基于统计方法的参数化模型估算方法以及基于结构有限元分析和优化的部件重量估算方法，同时对客机的经济性计算模型进行了分析。具体工作主要包括以下几个方面：
　　 1)在分析比较了几种飞机重量估算方法基础上，确定一种飞机重量估算方法，用二种典型客机的重量数据检验该估算方法的准确性；根据经验公式给出了客机重心的估算方法；在Matlab中开发了GUI(图形用户界面)来实现重量重心的快速计算。
　　 2)应用结构有限元分析和结构优化的方法研究飞机垂尾结构重量估算问题。应用CATIA二次开发技术，建立了参数化CAD模型，利用PCL(Patran Command Language)语言在MSC.Patran中完成结构模型的优化及重量计算。
　　 3)研究了一种面向客机总体设计阶段的直接运营成本估算方法，给出了直接运营成本中各项成本的估算公式，并编制了直接运营成本的计算程序。
　　 通过典型算例的验证，本文给出的重量重心估算模型和直接运营成本估算模型能较好的反映实际情况，满足工程精度的要求。基于结构有限元分析和结构优化的重量估算方法能快速完成CAD模型的建立和结构模型的生成，在iSIGHT环境下集成各个计算模块，可以实现垂尾重量的全自动计算和分析，这种方法可以作为对客机总体方案设计阶段结构重量计算精度有较高要求情况下的重量估算方法。