这款Leopard声称有一个新的位置

Herts，England--使用一套软件包，Chichester-Miles Consultants Ltd.(CMC)的工程师正在设计一款四座喷气式飞机，每小时行驶500英里。该公司表示，这架名为Leopard的飞机将成为第一架同样规模的飞机。飞机设计的关键是工程软件的广泛使用。在扮演关键角色的项目中：Algor，AutoCAD和NISA II。一个有市场的想法。在英国航空航天业工作的30年间，CMC的董事长兼首席执行官Ian Chichester-Miles见证了喷气式飞机的发展，其规模从大型飞机到公务机。1980年，他决定将喷气推进技术应用于基本的四座飞机。

在这个为期一周的课程中，我们将看到两个低成本但功能丰富的电子设计自动化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

他带着几张铅笔画，开始创造一架足够灵活的飞机，可轻松进出小型机场，但功能强大，足以实现全面的喷气式飞机性能。他的目标是在40,000英尺或以上飞行500英里/小时。

但是满足这些要求是不够的。奇切斯特 - 迈尔斯也希望确保乘客的舒适度。这意味着减少噪音和振动，并提供足够的空间特征，难以融入小平面。“除非你设计携带婴儿，否则你不能只是缩小一架大飞机，”他说。“人们不仅要改变从大型飞机到小型飞机的尺寸。”

为了减少内部噪音，奇切斯特 - 迈尔斯设计了Leopard，发动机位于飞机后部，远离客舱。但他仍需要一种紧凑的飞机配置，能够以低成本容纳四个人和必要的操作设备。解决方案：以类似于高性能跑车的方式模拟飞机的内饰。

汽车设计的影响并不止于此。CMC研究了几架大型飞机上的环境控制系统，以确定它们如何简化并降低成本。在大型飞机中发现的典型空气循环系统既轻便又高效，但也非常昂贵。最终的决定是使用类似于汽车中使用的流体循环系统。

回归本源。位于英国贝德福德的飞机研究协会有限公司(ARA)负责CMC原始原型飞机(001)机翼的三维成型。ARA使用其内部的3-D全势流方法来创建空气动力学设计;而结构设计主要是手工完成的。001主要是一种粗略的概念验证原型，于1988年12月首次在英国贝德福德的皇家飞机公司飞行。飞机完成了大约100次试飞，只出现了一个真正的问题：

从那以后，CMC一直在努力更新和重新设计Leopard。新版本具有更高的有效载荷和比001更高的性能，并且它是加压的。这意味着工程师不再需要依靠手工计算来实现他们所需的高效可靠的结构设计。因此，工程软件在设计过程中发挥了至关重要的作用。

工程师使用Algor的Linear FEA软件和Composites附件对Leopard的稳定器进行应力分析。CMC的首席设计师Chris Burleigh需要知道稳定器结构的肋骨和翼梁之间内部载荷的分布。他还对稳定器的整体弯曲和扭转刚度以及由于分布的压力负载而在蒙皮板中局部弯曲效应的大小感兴趣。

由于稳定剂的结构主要是在环氧树脂基质中缝合的碳纤维织物，Burleigh选择将该区域分析为正交各向异性板，因为他们知道可以很容易地手工计算层压板的性能。他计算了板的厚度和模量，以得到与等效复合材料相同的膜和弯曲刚度。他通过分离面板膜载荷和弯矩，并校正每层材料来获得面板弯曲。

对加压客舱的屋顶进行分析还需要使用Algor软件。“这时我已经对Algor和我使用它直接进入复合材料建模师的能力有了足够的信心，”Burleigh说。他使用玻璃纤维/环氧树脂外壳将屋顶的蜂窝夹层板作为厚夹层元件放入Algor模型中，使用每层的实际属性。简单的层压分析提供了压力输出，表明了薄弱区域。

他还使用Algor对实体组件进行建模，并将它们与复合元素模型相结合。例证：机翼襟翼内侧端的大型配件，用于将襟翼执行器负载传递到襟翼结构中。襟翼本身由薄复合板元件表示，并由实心砖元件装配。通过在Algor的Superdraw中创建几何体，然后拉出每个组件以创建单独的较小模型来构建模型。Burleigh解码并重新组合了这些模型中的每一个。“这使得模型及其输入数据更易于处理。它还允许修改和删除模型的各个部分，而不会干扰整个模型，“他解释说。

表面建模步骤。在飞机后部设计发动机舱时，目标是通过尽可能靠近发动机安装整流罩来最小化正面区域。Burleigh同样关注提供流畅的流线型外形并采用“S”形进气管。

首先用手按比例绘制发动机和吊舱。Burleigh将Algor的Superdraw中的基本横截面和线条构造为弧形和圆形，并将它们转换为平滑的闭合NURB样条。在划分封闭的样条并删除一半后，他将剩余的部分转移到Algor的Supersurf并在它们上面创建了一个NURBS曲面。然后他用镜像来代替失踪的一半。

Burleigh通过观察沿着吊舱表面的关键部位的横截面来检查发动机上方的间隙。他修改了样条并构造了新的曲面，以达到临界点所需的0.25英寸间隙。绘制了几个横截面全尺寸，因此可以在木材中创建可用空间的“负面”模型。当模型显示仍然需要修改时，Burleigh重建了表面并调整了模型。他通过将地块粘在纤维板上并用带锯切割出来，直接从全尺寸地块制作原型工具。“总的来说，”他说，“Supersurf已被证明非常有用。”

CMC的外部顾问Carlton Matthew使用Engineering Mechanics Research Corp.(EMRC)的NISA II FEA软件对机翼结构进行了分析。他使用薄复合板和正交异性复合砖元素创建了一个复杂的机翼模型。Matthew进行了几项分析，以开发设计并与原型测试结果建立相关性。最终，他为机翼设计创造了一个全新的模型。

回到绘图板。CMC的电气和航空电子设计师使用AutoCAD LT为钣金支架生成接线图和图纸。Burleigh指出，该包装非常经济实惠，即使是相当复杂的部件也是如此。

与此同时，其他工程师一直在使用AutoCAD Release 12为Leopard生成大部分2-D图纸。该公司声称其技术不是很先进，因为它不使用实体模型或复杂的组件，但这不是一个问题。根据Burleigh的说法，“使用AutoCAD，我们可以非常快速地生成良好的工作图纸，并在需要时立即修改它们。”最好的部分，他说：“我们在没有大量设备或人力投资的情况下这样做。”

向前进。001原型机配备了英国考文垂Noel Penney Turbines(NPT)有限公司的两台低功率NPT301涡轮喷气发动机。转换后的导弹发动机仅用于001，NPT计划为飞机的最终版本开发新发动机。但是当NPT破产时，整个Leopard项目推迟了一年，直到CMC与密歇根州Walled Lake的威廉姆斯国际公司合作。

威廉姆斯为CMC的第一架生产配置飞机002开发了FJX-1发动机，目前正在英国Dilton Marsh的Designability研发中心建造。FJX-1的额定功率为680磅 - 推力，其功率是NPT301的两倍多。这对002来说没问题，但对于最终的飞机来说还不够。威廉姆斯目前正在为最终喷气式飞机研究拟议的1,000磅推力发动机。

物质牺牲。002由所有复合材料部件制成，主要是碳或石墨环氧树脂。为了降低模具成本，CMC使用低温固化树脂代替高温树脂。但并非没有惩罚：结构在强度 - 重量方面的效率不如高温树脂那么好，因此飞机的重量更大。尽管如此，该公司表示该比率优于同等金属结构。

Leopard似乎提供商务旅行者想要的一切：速度，舒适性和个人飞机的便利性。但安全呢?奇切斯特 - 迈尔斯坚持认为Leopard将像任何其他经过适当认证的飞机一样安全。事实上，他说这架飞机的设计与大型公务机的设计相似，直到其机翼和尾翼的标准防冰系统。