0 引言

随着航空技术的飞速发展，飞机方案设计的复杂性增强，军方需求与民用市场对飞机设计提出了更高要求，因此很有必要开发飞机方案设计软件以适应客户需求。飞机方案设计软件是提高总体设计效率和质量的有效手段。随着计算机及其相关技术的不断发展，使得利用计算机辅助飞机总体综合设计以加快设计进程、提高设计质量成为可能。目前，国内外在飞机设计方面的软件有很多，较为有名的有:美国DAR 公司(J.Roskam)的 Advanced Aircraft Analysis(AAA)，有专门的造型和显示模块，可对方案进行较为精确的描述，商业化程度高［1］;美国Conceptual Research公司()的 RDS，是在 DOS状态下运行的软件，但降低了该软件的界面友好性;俄罗斯CentralAero-Hydro-dynamics-Institute-FAAD-S Team开发的总体设计软件JAPAD(Jet Aircraft Preliminary Aerodynamic Design)，它的各模块功能强大详尽，模块之间比较独立，但没有形成一个集成的平台，模块之间数据传输困难［1］;Berlin工大的 VisualCAPDA，可用于涡扇和祸桨飞机的设计，有多个数据库进行设计支持，各模块采用库的概念，可动态地链接和装级［1］;西北工业大学、成都飞机工业公司、南京航空航天大学联合开发的ACDS，在选定准则下对飞机主要参数进行优选;北京航空航天大学和北京星流航太科技有限公司合作推广的CADS，是SEACD的完善和产品化版本，是一种较为成熟的分析设计软件，几何建模交互性强，可较精确地描述方案外形。这些软件和方法的使用范围和功能相差较大，并且各有侧重点。

鉴于在飞机设计的过程中，设计人员需要完成飞机性能指标的确定，选择飞机总体布局形式，确定飞机内部布置，在各专业之间进行协调，完成各种性能分析，最终得到飞机样机［2］，在这一过程中设计人员需要面对海量的设计信息，这样有效的数据分析和管理将直接关系到设计结果的好坏和设计的效率。本系统主要通过面向对象的分析法对飞机设计过程进行可视化界面设计，将确定飞机总体参数和主要性能等复杂过程程序化，并记录出相关指标与优化目标的联系，作为一个简单、灵巧的信息管理辅助设计软件，帮助飞机设计人员收集、存储和查询信息。

1 面向对象的系统分析

1.1 系统需求分析

飞机设计是在使用方提出特定的设计要求的条件下，选择并确定飞机布局形式和总体设计参数，经过计算、分析、修正，使所设计出的飞机以优良的性能，最大限度地满足使用方的要求［3］。

飞机设计参数主要包括起飞重量(如空机重量和燃油重量)、推重比和翼载荷，这为飞机初步布局的计算提供依据。在本文中，飞机布局侧重机翼和尾翼的布局，估算飞机的基本几何参数，如机身长度、机翼面积、机翼展弦比、尾翼几何参数、发动机长度与直径和发动机重量等参数做好了准备，可绘制初始的飞机三面草图，从而完成飞机的初始设计，得到飞机初始设计参数和飞机的初步布局［4］。这样机翼几何参数、发动机安装、尾翼几何参数以及其它的设计问题就得到了解决。这些初始尺寸以及各个设计参数是基于飞机气动力、重量以及推进装置特性的粗略估算。

飞机设计的全过程，包括飞机初始设计参数的确定、飞机布局的初步设计分析，这些都是编写软件的计算模块的理论基础。通常飞机设计是以一种面向问题或面向过程的方式，分析过程不关心今后的设计和实现过程，而本文以面向对象的思想，把设计过程中具体的或抽象的事务，分解为多个对象，然后对对象进行数据抽象以及在该数据集合上的操作集合。从系统工作的实质来看，本飞机设计系统为专业飞机设计人员提供有关飞机主要参数的收集、存储计算和查询的功能。系统使用面向对象分析，以Java为平台能够实现用户的登录，用户可以定义优化设计的目标，进入飞机优化系统进行相应的飞机参数、基本指标设定和修改、布局的初始设计，系统会把用户的操作信息写入数据库进行存储，以便查询。

1.2 用例分析

飞机设计是一个强交互作用的复杂过程，可分为问题确定、初步设计、任务定义三个阶段。主要研究飞机的参数与重量、各种性能、构型布局等诸多飞机设计中的基本问题，具有创造性与科学性、反复迭代和多轮逼近、综合权衡与全面协调等特点［3］。飞机设计系统面向飞机设计人员，采用UML统一建模，用例图能够从用户角度来描述飞机设计系统的系统功能，并指出各功能的操作者，就可以基本完成对模型的构建。

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