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飞机设计是一项复杂、周期很长、技术含量非常高的工作， 其研发过程充满了挑战性。本期为大家分享飞机总体方案快速设计评估软件ARDS。
概述
飞机总体方案快速设计评估软件主要用于在飞机论证及方案阶段进行概念设计和方案设计及分析评估，简称ARDS软件。该软件根据民用飞机、军用飞机的设计要求及特点，按照正向创新设计思想开发，主要包括总体方案定义、方案快速建模、方案快速分析与优化、方案快速评估这四大模块，用户可采用手动拖拽方式和参数定义方式实现总体方案三维模型的快速创建，可在同一软件中完成整个飞机概念设计方案的设计及验证，并可生成可供方案评审及后续设计的三维模型及设计分析数据。
该软件可用于大中型客机、支线客机、公务机、通用飞机、水上飞机等民用飞机的总体设计，也可用于战斗机、运输机、轰炸机、舰载机、无人机等军用飞机的总体设计。该软件可将飞机设计师的创意快速三维化，并支持对创意方案的快速分析验证及评估。三维建模时按照部件方式建模，主要部件可分为机身、机翼、尾翼、进气道/发动机短舱、座舱盖/风挡、整流罩/边条翼、螺旋桨、起落架、外部吊挂装置等，舱室划分与布置及系统布置是采用简化模型或导入模型的方式进行创建，装载布置可快速布置人员、武器、货物等装载对象。该软件框架灵活，能根据需求快速定制开发和软件集成。
图1 飞机总体方案快速设计评估软件界面
功能特色
l 方案定义：产品需求及技术指标分解条目化层级化，设计方案模板化，支持方案定义数据的统一管理，为三维建模及快速分析评估提供初始参考数据；
l 外形创建：外形建模分类化、部件化、参数化，不同类型部件外形采用不同的快速建模方法；
l 结构布置：结构快速布置采用基于二维布置图的方式，实现截面类型、截面尺寸及间距的定义和调整，实现结构布置批量化三维化；
l 舱室布置：舱室布置采用专业定制的方式实现参数化快速创建，支持不同类型的舱室划分与布置；
l 系统设备布置：系统设备布置采用自定义结构树的方式实现快速创建，可实现简化模型、管线模型、参数化模型及外部模型的调用与布置，可布置机电系统、航电系统、飞控系统、动力系统、环控系统、起降系统、武器系统等，支持复杂系统方案的快速布置与分析；
l 总体布置图：总体布置二维图可实现外形、结构及系统布置图的自动生成，支持尺寸标注和定义；
l 分析模型处理：外形、结构等设计模型可自动生成多领域分析模型，实现模型联动，缩短分析前处理时间；
l 基础数据库：快速建模模块集成包括外形基础库、结构基础库、材料基础库、系统布置基础库、外部模型数据库等多个基础数据库，支持用户维护数据，实现专业基础数据统一管理；
l 重量与平衡控制：飞机重量及平衡控制采用分类法、系数法等工程算法和基于三维模型的快速分析方法进行重量重心及平衡的分析和控制；
l 气动快速分析：气动分析模块集成PANAIR、MGAERO等气动分析软件，也可集成CFD软件进行全机及部件气动力系数计算；
l 性能分析：性能分析采用曲线分析及系数分析法，可根据飞行包线和推进系统参数，实现多种飞行状态性能参数的分析；
l 载荷分析：基于气动分析、质量分布计算以及飞行包线定义等方式实现全机载荷快速分析，支持外部载荷数据导入及集中载荷定义，可模拟多种极端载荷工况；
l 结构强度分析：结构强度分析集成PATRAN、NASTRAN等强度分析软件方式，基于自动生成的结构有限元网格模型实现结构强度快速分析，并可自动进行后处理；
l 优化模块：采用集成优化引擎的方式进行某个目标或多个目标的优化设计，根据设置的优化参数可实现优化流程的自动化运行；
l 方案评估模块：通过设计分析参数提取插件可实现总体方案参数的提取，采用一定的工程算法及评估方法，将参数进行无量纲化处理，结合权重系数定义，实现总体方案的快速评估与选型；
l 报告自动生成：根据预置的方案报告模板，对各模块数据进行抽取，实现方案设计报告自动生成。
客户价值
l 实现了飞机总体设计软件化、环境统一化、软件集成化、操作简化，使总体设计更规范，效率更高，质量更高；
l 拖拽方式和参数定义方式实现总体方案概念模型的快速创建，不受机型设计模板约束，更好地支持新型飞机方案的正向创新设计；
l 总体方案三维模型化且能自动生成多领域分析所需的分析模型，设计模型更新后分析模型可自动更新，可实现基于模型的多领域快速分析及优化，可设计出更优的飞机总体方案；
l 统一的方案数据管理模式支持快速多方案设计，支持方案快速评估与选型，实现优中选优，为工程研制提供更准确的方案输入，减少工程研制阶段的返工迭代，缩短研制周期；
l 单机部署及应用方式，可实现在竞标现场和客户现场的方案演示与调整，采用模型化的方式可更好地展示方案全貌，提升项目竞标成功率和客户满意度。
案例应用
某单位利用ARDS软件进行民用客机总体方案的快速设计及分析优化，可实现民用客机外形创建、结构布置、舱室布置、系统布置、重量重心计算、气动分析、质量分布计算、载荷分析、强度分析、耗油顺序计算、装载平衡分析、结构减重优化及类比法重量修正，实现在论证阶段和方案设计阶段的总体方案快速确定，为后续工程研制提供重要输入数据。
图2 民用客机设计方案
某单位利用ARDS软件对某机型方案进行了快速设计及分析，主要可实现外部导入外形的缺陷诊断与外形重建，外形分部件参数化快速创建，基于部件外形的结构快速布置，基于参数化模型库的系统设备快速布置，形成总体设计方案后，进行了重量重心快速计算及调整，形成三维化的总体设计方法，为其它专业分析和工程研制阶段提供了重要的模型及分析数据输入，更好地支持了飞机总体方案快速设计及分析。
图3 飞机总体设计方案三维模型
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