DE05858238T1 - Verfahren für den entwurf eines flugzeuges - Google Patents

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Stacey Argyle KELLY
Robert North Richland Hills MILLIKEN
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Abstract

Verfahren zum Entwerfen eines Flugzeugs, umfassend:
Bestimmen einer bevorzugten aerodynamischen Form einer Struktur des Flugzeugs;
Modifizieren der bevorzugten aerodynamischen Form auf der Grundlage von Einschränkungen; und
Bestimmen, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, von Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Entwerfen eines Flugzeugs, umfassend: Bestimmen einer bevorzugten aerodynamischen Form einer Struktur des Flugzeugs; Modifizieren der bevorzugten aerodynamischen Form auf der Grundlage von Einschränkungen; und Bestimmen, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, von Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Flugzeug ein Drehflügler ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik Bestimmens von Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form weiter umfasst: Herstellen eines dreidimensionalen geometrischen Modells einer äußeren Formlinie der Struktur; Entwickeln eines dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells aus dem dreidimensionalen geometrischen Modell; Durchführen einer ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells zum Voraussagen von Luftlasten auf der Struktur; Analysieren der Struktur auf Grundlage der von der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse vorausgesagten Luftlasten auf der Struktur; Bestimmen eines kritischen Lastfalls für jede Komponente in der Struktur auf Grundlage der vorausgesagten Luftlasten aus der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse; Durchführen einer zweiten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells für jeden kritischen Lastfall zur Ermittlung kritischer Luftlasten auf der Struktur; Kartographieren der ermittelten kritischen Luftlasten auf der Struktur zu einem Finite-Elemente-Modell; und Vergleichen der ermittelten kritischen Luftlasten mit Luftlasten des Finite-Elemente-Modells.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Durchführens der ersten rechnerischen Fluiddynamikanalyse mindestens einen von einem Angriffswinkel des Flugzeugs und einem Abschmieren des Flugzeugs in Betracht zieht.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das dreidimensionale geometrische Modell zur Erzeugung von Berechnungsknotenpunkten für das dreidimensionale aerodynamische rechnerische Fluiddynamikmodell verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Durchführens der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse Flugbedingungen auf natürlichem Maßstab in Betracht zieht.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Analysierens der Struktur mindestens eines von einem Gewicht des Fahrzeugs, einer Schwerkrafthülle des Flugzeugs und eines Flugzeugmanövers in Betracht zieht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Flugzeugmanöver umfasst: mindestens eines von einem symmetrischen Pull-up (Hochziehen), einem rollenden Pull-out (Abfangen), einem Gier-Zurückdrehen, einem Jump-Takeoff und einem symmetrischen Pushover.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Analysierens der Struktur mindestens eines von einem schweren Gewicht und einem leichten Gewicht in Betracht zieht.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Analysierens der Struktur mindestens eines eines vorderen Schwerkraftzentrums und eines hinteren Schwerkraftzentrums in Betracht zieht.
  11. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der kritische Lastfall für jede Komponente durch Spitzenlasten in jeder der drei Kraftachsen und in jeder der drei Momentachsen, die sich in einem aerodynamischen Zentrum der Komponente befinden, ermittelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der kritische Lastfall für jede Komponente in Begriffen von mindestens einem von Eigengeschwindigkeit, Angriffswinkel und Abschmieren definiert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Finite-Elemente-Modell ein NASTRAN-Modell ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiter den Schritt umfassend des: Erzeugens eines PLOAD4-Decks für das NASTRAN-Modell aus den Ergebnissen der zweiten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse.
  15. Rechnerimplementiertes System zum Entwerfen eines Flugzeugs, wobei das System mindestens einen Rechner umfasst, der betreibbar ist zum: Bestimmen einer bevorzugten aerodynamischen Form einer Struktur des Flugzeugs; Modifizieren der bevorzugten aerodynamischen Form auf der Grundlage von Einschränkungen; und Bestimmen, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, von Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form.
  16. System nach Anspruch 15, wobei der mindestens eine Rechner betreibbar ist, um, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, Höchstlastbedingungen zu bestimmen durch: Herstellen eines dreidimensionalen geometrischen Modells einer äußeren Formlinie der Struktur; Entwickeln eines dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells aus dem dreidimensionalen geometrischen Modell; Durchführen einer ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells zum Voraussagen von Luftlasten auf der Struktur; Analysieren der Struktur auf Grundlage der von der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse vorausgesagten Luftlasten auf der Struktur; Bestimmen eines kritischen Lastfalls für jede Komponente in der Struktur auf Grundlage der vorausgesagten Luftlasten aus der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse; Durchführen einer zweiten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells für jeden kritischen Lastfall zur Ermittlung kritischer Luftlasten auf der Struktur; Kartographieren der ermittelten kritischen Luftlasten auf der Struktur zu einem Finite-Elemente-Modell; und Vergleichen der ermittelten kritischen Luftlasten mit Luftlasten des Finite-Elemente-Modells.
  17. Software zum Entwerfen eines Flugzeugs, wobei die Software in einem rechnerlesbaren Medium verkörpert ist und, wenn sie ausgeführt wird, betreibbar ist, um: eine bevorzugte aerodynamische Form einer Struktur des Flugzeugs zu bestimmen; die bevorzugte aerodynamische Form auf der Grundlage von Einschränkungen zu modifizieren; und unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form zu bestimmen.
  18. Software von Anspruch 17, betreibbar, um, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, Höchstlastbedingungen festzulegen durch: Herstellen eines dreidimensionalen geometrischen Modells einer äußeren Formlinie der Struktur; Entwickeln eines dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells aus dem dreidimensionalen geometrischen Modell; Durchführen einer ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells zum Voraussagen von Luftlasten auf der Struktur; Analysieren der Struktur auf Grundlage der von der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse vorausgesagten Luftlasten auf der Struktur; Bestimmen eines kritischen Lastfalls für jede Komponente in der Struktur auf Grundlage der vorausgesagten Luftlasten aus der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse; Durchführen einer zweiten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells für jeden kritischen Lastfall zur Ermittlung kritischer Luftlasten auf der Struktur; Kartographieren der ermittelten kritischen Luftlasten auf der Struktur zu einem Finite-Elemente-Modell; und Vergleichen der ermittelten kritischen Luftlasten mit Luftlasten des Finite-Elemente-Modells.
  19. System zum Entwerfen eines Flugzeugs, umfassend: Mittel zur Ermittlung einer bevorzugten aerodynamischen Form einer Struktur des Flugzeugs; Mittel zum Modifizieren der bevorzugten aerodynamischen Form auf Grundlage von Einschränkungen; und Mittel zur Bestimmung, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, von Höchstlastbedingungen für die modifizierte aerodynamische Form.
  20. System nach Anspruch 19, wobei das Mittel zur Bestimmung, unter Verwendung aerodynamischer rechnerischer Fluiddynamik, von Höchstlastbedingungen weiter umfasst: Mittel zum Herstellen eines dreidimensionalen geometrischen Modells einer äußeren Formlinie der Struktur; Mittel zum Entwickeln eines dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells aus dem dreidimensionalen geometrischen Modell; Mittel zum Durchführen einer ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells zum Voraussagen von Luftlasten auf der Struktur; Mittel zum Analysieren der Struktur auf Grundlage der von der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse vorausgesagten Luftlasten auf der Struktur; Mittel zum Bestimmen eines kritischen Lastfalls für jede Komponente in der Struktur auf Grundlage der vorausgesagten Luftlasten aus der ersten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse; Mittel zum Durchführen einer zweiten aerodynamischen rechnerischen Fluiddynamikanalyse unter Verwendung des dreidimensionalen rechnerischen Fluiddynamikmodells für jeden kritischen Lastfall zur Ermittlung kritischer Luftlasten auf der Struktur; Mittel zum Kartographieren der ermittelten kritischen Luftlasten auf der Struktur zu einem Finite-Elemente-Modell; und Mittel zum Vergleichen der ermittelten kritischen Luftlasten mit Luftlasten des Finite-Elemente-Modells.
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