用于设计飞机的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于设计飞机的系统（1）和方法（10），特别是在民用领域中的客运飞机和货运飞机。根据本发明专利技术的方法包括以下步骤：a．限定对于至少一个飞机设计的初始要求目录（步骤11）；b．基于要求目录实施在预期的运营成本方面优化的至少一个飞机设计（步骤13）；c．仿真具有所述至少一个飞机设计的预定的总飞行网络且确定总飞行网络效率（步骤18）；d．检查所确定的总飞行网络效率是否构成最优（步骤19）；如果不是：e．调整要求目录（步骤19和步骤12）以及从步骤（b）开始执行迭代。根据本发明专利技术的系统（1）设计来实施所述方法（10）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于设计飞机的方法和系统，尤其是涉及在民用领域中的客用飞机和货运飞机。
技术介绍
新飞机的设计和建造是非常复杂且极其昂贵的过程。因此，计划新飞机型号的飞机制造商往往在实际设计和研发阶段开始之前确定（特别地）所预期的新飞机型号应该具有的技术运营和经济特征，以便成功商业化，且因此证明高研发成本是有道理的。到现在为止，惯用的是通过邀请航空公司的代表以及因此潜在客户的代表来进行这些，这些客户称为客户焦点组或航空公司咨询委员会活动。在这些活动中，要求航空公司的代表明确关于新飞机型号的配置参数的要求。所询问的配置参数包括（例如）所需的有效载荷（例如这主要涉及相对于载客加上待携带的货运的最大数量的机身尺寸）、航程要求、起飞和着陆要求、所需的巡航高度，以及如果合适，包括另外的配置参数例如：所需的巡航速度、用于翼展、机身长度和/或起落架的每个轮的表面压力的最大值。随后遵照且统计地估算关于由航空公司的代表提出的配置参数的估价。然后飞机制造商将基于统计估算以及根据进一步的专家询问限定所确定的配置参数作为用于新飞机型号的配置点。基于以此方式所确定的配置点，然后应用综合方法，其允许满足配置点的飞机设计关于成本以迭代的方式进行优化。根据现有技术的相应的综合方法，特别是在由代夫特大学出版社（Delft University Press）1982年出版，1999年第9次再版的Egbert Torenbeek的“Synthesis of Subsonic Airplane design: An introduction to the preliminary design of subsonic general aviation and transport aircraft, with emphasis on layout, aerodynamic design, propulsion and performance（亚音速飞机设计综述：强调布局、空气动力学设计、推进和性能的亚音速通用航空和运输飞机的初步设计介绍）”和由John Wiley＆Sons于2013年出版的Egbert Torenbeek的“Advanced Aircraft Design: Conceptual Design, Technology and Optimization of Subsonic Civil Airplanes（高级飞机设计：亚音速民用飞机的概念设计、技术和优化）”中所描述的。在综合方法中，首先，与配置点参数一起获得的推进系统、机翼和尾翼的尺寸、质量估算和飞行性能的初步估算以此方式迭代地优化，使得根据配置点最大起飞重量收敛且满足航程要求以及起飞和着陆要求。随后，做出相应优化设计的成本估算，其中尤其估算以后的运营成本。然后，检查设计是否是在成本方面最优的。如果不是这种情况，则上述的迭代以其它输出变量（例如推进系统的尺寸）频繁地反复进行，直到实现成本最优。所描述的方法产生了依据预定配置点进行优化的飞机设计。然而，从现有技术已知的方法中，不保证优化飞机设计所优化至的配置点也以优化方式被选择。例如现有技术中，最终配置点基于客户咨询和主观的专家意见所限定，这无疑会引起选择“不正确的配置点”的风险。因此，飞机会具有“超出市场要求”的尺寸且然后只能找到几个客户（如果存在的话）。由于对于飞机制造商而言的高研发成本，后果可能是“致命”的。
技术实现思路
本专利技术基于提供一种用于设计飞机的方法和系统的目的，它不再具有现有技术中的缺点，或仅具有降低程度的这些缺点。此目的是借助于根据主权利要求的方法和借助于根据独立权利要求1的系统所实现的。从属权利要求的主题是有利的改进。因此，本专利技术涉及一种用于设计飞机的方法，包括以下步骤：a．限定对于至少一个飞机设计的初始要求目录；b．根据预期的运营成本基于要求目录实施至少一个飞机设计的优化；c．仿真具有所述至少一个飞机设计的预定的总飞行网络且确定总飞行网络效率；d．检查所确定的总飞行网络效率是否构成最优；如果不是：e．调整要求目录以及从步骤（b）开始执行迭代。本专利技术还涉及一种系统，包括：- 用于存储对于至少一个飞机设计的要求目录的要求目录存储器；- 综合模块，其用于基于来自要求目录存储器的要求目录依据成本确定优化的飞机设计；- 仿真模块，其用于实施采用由综合模块（3）所确定的飞行设计的总飞行网络的仿真以及用于确定总飞行网络效率；以及- 优化模块，其用于检查由仿真模块所确定的总飞行网络效率是否是最优的，并且如果不存在总飞行网络效率的最优值，则其用于改变在要求目录存储器中的要求目录。根据本专利技术的用于设计飞机的方法如此限定，使得不仅飞机设计优化至特定的、预定的要求目录，而且另外目录要求以此方式优化，使得最终的飞机设计尽可能地匹配预定的总飞行网络。与现有技术不同，其不仅是基于预定的配置点在成本方面最优的单个飞行设计，而且也确保了用于飞机设计的配置点是相对于预定的总飞行网络所优化的。在本专利技术及其优点的进一步描述之前，首先将更详细地说明用于本专利技术的多个术语。“要求目录”包含与至少一个飞机设计有关的单个技术要求的汇编。这些要求可包括，例如，有效载荷、航程以及起飞和着陆要求，例如，对于在热区域中处于高海拔的机场（热和高的机场），或特别短的跑道。最小巡航高度、最小巡航速度和/或对于翼展、机身长度和/或起落架的每个轮的表面压力的最大值也可被预先限定。可替代地或附加到最小有效载荷，也可提供与乘客座椅的数量有关的要求。要求目录能够包括用于单个飞机设计的技术要求。然而，要求目录也有可能包括用于多个不同的飞机设计的相应要求。因此，例如，要求目录有可能一方面包括用于短程飞机的要求以及另一方面包括用于远程飞机的要求。用于多个不同的飞机设计的要求之间的某些环节也能够在要求目录中进行预先限定。因此，例如，有可能限定两个飞机设计具有相同的翼以减少对于两个飞机设计的总研发成本。“总飞行网络”是由这些航空公司服务的或将服务的一个或更多个航空公司的所有飞行航线的集合。因此，总飞行网络不仅限于根据专家意见可能由新飞机设计来服务的那些飞行航线。形成根据本专利技术的方法或系统的基础的总飞行网络也可能仅构成实际存在的飞行网络的一部分网络。例如，为了简化总飞行网络的仿真，已经专门研发的现有的飞机类型（例如极端远程）的单个航线能够从仿真的总飞行网络中被排除。然而，在此情况下，总飞行网络也仍然不仅限于根据专家意见可能由新的飞机设计服务的那些航线。对于总飞行网络的仿真，对于每个单独的飞行航线，不仅关于相应的飞行航线的长度的信息，而且优选地关于在相应的飞行航线的各个机场处的起飞及着陆的信息也是可用的。此外，例如，对于翼展、机身长度和/或起落架的轮的表面压力的最大值在总飞行网络中能够对于单个机场被预先限定。另外，关于在飞行航线上的有效载荷容量的信息和/或关于在机场处允许起降的特定航空公司的时间窗的数量（航班起降时段）的信息也能够是可用的。可替代地或除了有效载荷容量之外，飞行航线的载客容量也能够是可用的。用作根据本专利技术的方法的仿真的基础的总飞行网络能够是一个或更多个航空公司的实际总飞行网络。然而，理论上的总飞行网络用作仿真的基础也是可能的。因此，例如，能够基于实际的总飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于设计飞机的方法（10），包括以下步骤：a．限定对于至少一个飞机设计的初始的要求目录（步骤11）；b．基于要求目录实施所述至少一个飞机设计在预期的运营成本方面的优化（步骤13）；c．仿真具有所述至少一个飞机设计的预定的总飞行网络且确定总飞行网络效率（步骤18）；d．检查所确定的总飞行网络效率是否构成最优（步骤19）；如果不是：e．调整所述要求目录（步骤19和步骤12）并且从步骤（b）开始执行迭代。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.26 EP 13194503.21.一种用于设计飞机的方法（10），包括以下步骤：a．限定对于至少一个飞机设计的初始的要求目录（步骤11）；b．基于要求目录实施所述至少一个飞机设计在预期的运营成本方面的优化（步骤13）；c．仿真具有所述至少一个飞机设计的预定的总飞行网络且确定总飞行网络效率（步骤18）；d．检查所确定的总飞行网络效率是否构成最优（步骤19）；如果不是：e．调整所述要求目录（步骤19和步骤12）并且从步骤（b）开始执行迭代。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述要求目录包括与对于至少一个飞机设计有关的要求：最小有效载荷、最小航程、起飞及着陆要求、最小巡航高度、最小巡航速度和/或翼展最大值、机身长度最大值和/或起落架的每个轮的表面压力的最大值。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，对于在步骤（c）中（步骤18）的仿真，关于飞行航线的长度和/或对于单个飞行航线上任一机场的起飞和着陆条件，关于翼展最大值、机身长度最大值和/或起落架的每个轮的表面压力的最大值的信息对于所述总飞行网络的每个飞行航线是可用的。4.如权利要求3所述的方法，其中，对于在步骤（c）中（步骤18）的仿真，关于飞行航线上有效载荷容量和/或机场的航班起降时段的信息对于所述总飞行网络的每个飞行航线是可用的。5.如权利要求4所述的方法，其中，有效载荷容量分成标准运费有效载荷容量和特殊运费有效载荷容量。6.如前述权利要求中一项所述的方法，其中，在步骤（c）中的仿真中考虑到了已...

【专利技术属性】
技术研发人员：K埃希特迈尔，W克嫩，
申请(专利权)人：德国汉莎航空公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE