飞马总体设计(基于ADS飞机设计软件)
飞马的总体设计流程基于Snorri Gudmundsson的著作
General Aviation Aircraft Design: Applied Methods and Procedures

这本书是一本非常系统性的教程,基本可以帮助有一定理工科基础的同学完成一架小型航空器项目。读者可以按部就班的完成一个个设计流程,最终实现一架小飞机。
当然,如果全部在纸上进行设计验算的话,迭代的效率太低了。于是乎我找到了另一个非常好用,有用的工具:OAD-ADS Aircraft Design Software.
这个软件工具是一家比利时的一个小公司作品,我17年的时候拜访过这家公司,位于比利时的Namur小镇,当时面基了这个公司的唯一员工兼老板,Didier Breyne. 当时在火车站前的星巴克完成了交易。花了我170欧元啊哈哈。

好啦,废话不说,我们来看看飞马的总体设计。
首先呢,咱们来定位飞马这架飞机的级别和参考机型。
我的参考机型有P2006T,P68,DA42,Do28TNT,TBM900系,本田公务机。






首先呢,飞马(MTOW1750KG)介于P2006t(MTOW1500KG,2x100HP)和P68(2000KG,2X200HP)之间。不过这两个参考对象使用的还是传统全金属半硬壳式结构,并且使用的翼型(NACA系)和气动外形非常Old School。使用更新翼型的飞马(NASA兰利实验室GW系翼型)和CFD优化加持的全流线型气动外形,使飞马可以在略重于P2006T(MTOW1500KG)的情况下,实现P68的性能。飞马使用的两台航瑞云雀引擎的燃料是柴油或航空煤油,运行成本也远低于P68使用的航空汽油。
飞马的大翼参考对象是来自德国的Do28TNT,这是一架设计于70年代末的飞机,并且后继者是著名的Do228双发涡桨多用途飞机。Do28最大的卖点在于这货是世界上第一架使用整体铝合金数控加工的薄壁翼盒结构,且翼型使用了Do-A-5这种超临界翼,大翼整体则是被称为舒曼翼(Shumann Wing Platform)的设计。
有一些空气动力学基础的同学都知道,英国的喷火之所以经典,原因是其使用了椭圆翼的设计,实现了非常高效的升力分布。如果我们把椭圆翼切一半,则变成了半椭圆;而进一步降低制造难度,用几节梯形翼拼接成一个近似半椭圆的翼型呢,则被成为舒曼翼。




可以说这个飞机最贵最精华的零件就是这副机翼了。目前呢这家飞机永久的停在德国腓特烈港的道尼尔博物馆里,作为原型机来说是非常好的归宿了。

大概初始的思路就是这样,我们插入电子狗U盘,打开ADS。
我是用的还是17年的早期版本,版本号是3.27。现在最新的版本已经是4.53了,功能更多啦。

打开第二个,设计模块,确定飞机级别和布局还有执行的适航标准。



















设置完成后点击Compute计算开始,大概半小时后出结果,ADS直接生成一份设计报告和飞机的简易3D模型。目前你看到的飞马在王子设计局内部代号是产品07第二型(WDB Product-07 Pegasus MK2)。在ADS中大概迭代了大几十次。不过这个软件是真好玩啊哈哈,反正设计结果不满意就不停的修改参数,慢慢打磨到完美。
为了获得极佳的失速或者低速操控性能,根据ADS的计算,飞马的翼载需要降至80KG/M^2,而翼面积来到了夸张的21.8M^2。



ADS计算后生成的简易模型Right

ADS计算后生成的简易模型Top

当然,这些结果不一定精确,但是确实给予我一个相对准确的方向,那么有了这个方向之后呢,我们参考其中的一些数据开始较为精细的三维建模,以便用于CFD求得相对精确的飞机性能数据。
今天先写到这里,我们下期介绍一下Solidworks的高级建模在飞马上的应用吧!