| name | fixed_wing_geometry_integrated_spec |
| description | 整合飞机几何特征模块（机翼控制面/翼尖装置/起落架/发动机/短舱/驾驶舱盖/舱门/硬点）并提供统一配置解析与验证接口。当用户需要完整几何特征定义或高级设计验证时调用。 |
| stage | class3_detailed |
| code_module | aircraft_design/class2_preliminary/control_surfaces.py, aircraft_design/class2_preliminary/wingtip.py, aircraft_design/class2_preliminary/landing_gear.py, aircraft_design/class2_preliminary/nacelle.py, aircraft_design/class2_preliminary/fuselage_canopy.py, aircraft_design/class2_preliminary/fuselage_openings.py, aircraft_design/class2_preliminary/hardpoint_validation.py |
| dependencies | ["fixed_wing_shape_detail_spec"] |
固定翼几何特征整合方案（Spec）
目的
将飞机几何特征的8个核心模块（机翼控制面、翼尖装置、起落架、发动机、短舱、驾驶舱盖、舱门、硬点）整合为统一的配置解析与验证框架，提供：
- 统一的参数化输入接口
- 跨模块约束验证
- 综合性能计算（重量、阻力、应力）
- 几何一致性检查
- 3D可视化支持
与统一入口的接口关系
- 本 Spec 定义几何特征的统一配置与验证标准
- 实际计算与集成由
fixed_wing_overall_sizing_runbook 统一执行
- 在 Class I 收敛后自动触发几何特征详细设计
- 输出文件写入
output/<project>_*/geometry_integrated/
模块概览
1. 机翼控制面模块 (wing_controls.py)
功能: 定义副翼、襟翼、缝翼、扰流板等控制面参数
输入配置:
{
"wing_controls": {
"ailerons": {
"enabled": true,
"count": 2,
"chord_fraction": 0.25,
"span_fraction": 0.3,
"max_deflection_deg": 25.0
},
"flaps": {
"enabled": true,
"type": "plain",
"chord_fraction": 0.3,
"span_fraction": 0.6,
"max_deflection_deg": 40.0
},
"slats": {
"enabled": false
},
"spoilers": {
"enabled": true,
"count": 4,
"chord_fraction": 0.15
}
}
}
输出: 控制面几何参数、重量计算结果
2. 翼尖装置模块 (wingtip.py)
功能: 定义翼尖小翼、翼尖挂架等翼尖装置
输入配置:
{
"wingtip": {
"type": "winglet",
"height_m": 1.5,
"cant_angle_deg": 45.0,
"toe_angle_deg": 0.0,
"chord_fraction": 0.6,
"sweep_deg": 30.0
}
}
输出: 翼尖几何参数、诱导阻力减少系数
3. 起落架模块 (landing_gear.py)
功能: 定义主起落架、前轮起落架位置与参数
输入配置:
{
"landing_gear": {
"main": {
"type": "tricycle",
"count": 2,
"wheel_diameter_m": 0.5,
"track_m": 3.0,
"position_x_m": 0.0,
"position_y_m": 1.5
},
"nose": {
"wheel_diameter_m": 0.3,
"position_x_m": -2.0,
"steering_angle_deg": 30.0
}
}
}
输出: 起落架几何参数、重量计算结果
4. 发动机类型库模块 (engine_library.py)
功能: 涡扇、涡桨、活塞发动机参数库与选型
输入配置:
{
"engine_library": {
"type": "turbofan",
"selected_engine": "GE_F404",
"custom_engine": {
"sea_level_thrust_kn": 50.0,
"bypass_ratio": 0.3,
"turbine_inlet_temp_k": 1600.0,
"dry_weight_kg": 1000.0
}
}
}
输出: 发动机性能曲线、推力衰减模型
5. 发动机短舱模块 (nacelle.py)
功能: 定义发动机短舱外形与阻力
输入配置:
{
"nacelle": {
"length_m": 3.5,
"diameter_m": 1.2,
"inlet_length_ratio": 0.2,
"nozzle_length_ratio": 0.15,
"position_x_m": 2.0,
"position_z_m": -0.5
}
}
输出: 短舱几何参数、阻力系数
6. 驾驶舱盖模块 (fuselage_canopy.py)
功能: 定义风挡、舱盖几何与光学性能
输入配置:
{
"fuselage_canopy": {
"windshield": {
"type": "flat",
"thickness_m": 0.025,
"forward_angle_deg": 30.0,
"side_angle_deg": 45.0
},
"canopy": {
"type": "bubble",
"length_m": 1.8,
"width_m": 1.2,
"height_m": 0.8,
"curvature_radius_m": 0.6
}
}
}
输出: 驾驶舱盖几何参数、光学透过率、重量
7. 舱门舷窗模块 (fuselage_openings.py)
功能: 定义货舱门、应急门、登机门、舷窗等开口
输入配置:
{
"fuselage_openings": {
"cargo_door": {
"enabled": true,
"type": "ramp",
"width_m": 2.0,
"height_m": 2.5,
"position_x_m": 3.0
},
"passenger_door": {
"enabled": true,
"count": 2,
"width_m": 0.8,
"height_m": 1.5
},
"windows": {
"enabled": true,
"count": 20,
"width_m": 0.3,
"height_m": 0.25,
"pitch_m": 0.5
}
}
}
输出: 开口几何参数、结构补强重量
8. 硬点验证模块 (hardpoint_validation.py)
功能: 武器挂点、设备安装点约束验证与载荷分析
输入配置:
{
"hardpoint_validation": {
"wing_hardpoints": {
"outer_stations": {
"count": 4,
"max_load_kg": 1000.0,
"position_y_m": 4.0,
"position_x_m": 0.5
},
"center_stations": {
"count": 2,
"max_load_kg": 2000.0,
"position_y_m": 2.0
}
},
"fuselage_hardpoints": {
"centerline_station": {
"max_load_kg": 3000.0,
"position_x_m": 2.0
}
}
}
}
输出: 硬点几何参数、载荷分布、应力分析
统一输入接口
完整配置结构
{
"geometry_integrated": {
"wing_controls": { },
"wingtip": { },
"landing_gear": { },
"engine_library": { },
"nacelle": { },
"fuselage_canopy": { },
"fuselage_openings": { },
"hardpoint_validation": { }
},
"geometry_shape": { },
"requirements": { }
}
可选字段
所有8个模块均为可选，但提供完整配置可获得最准确的验证结果。
统一输出接口
1. 几何综合报告 (geometry_integrated_report.md)
包含内容：
- 各模块几何参数汇总
- 跨模块几何一致性分析
- 推荐优化建议
2. 验证结果报告 (geometry_validation_report.md)
包含内容：
3. 性能参数汇总 (geometry_performance_summary.json)
{
"weight_breakdown": {
"wing_controls_kg": 150.0,
"wingtip_kg": 30.0,
"landing_gear_kg": 400.0,
"nacelle_kg": 80.0,
"fuselage_canopy_kg": 45.0,
"fuselage_openings_kg": 120.0,
"hardpoint_attachments_kg": 60.0
},
"drag_breakdown": {
"nacelle_cd0": 0.0012,
"wingtip_cd0_reduction": 0.0008
},
"validation_status": {
"total_violations": 0,
"critical_violations": 0,
"warning_violations": 0
}
}
4. 可视化文件
geometry_integrated_3d.html: 3D几何预览geometry_integrated_mesh.json: 网格数据geometry_integrated.obj: OBJ模型文件
级联验证规则
跨模块约束检查
-
起落架与机身干涉检查
- 起落架收起位置必须在机身轮廓内
- 起落架放下位置不得与发动机短舱干涉
-
发动机短舱与翼根干涉检查
- 短舱位置不得与翼根结构干涉
- 短舱与翼根间隙需满足结构要求
-
硬点与机翼结构干涉检查
- 外挂点不得与控制面运动轨迹干涉
- 硬点载荷需满足机翼结构强度要求
-
舱门与结构补强检查
- 大开口位置需满足结构补强要求
- 应急门位置需满足逃生距离要求
-
驾驶舱盖与视野检查
- 驾驶舱盖位置需满足前向视野要求
- 光学透过率需满足飞行安全标准
性能级联计算
-
重量级联计算
-
阻力级联计算
-
重心位置级联计算
验收标准
功能验收
- ✅ 所有8个模块参数可独立配置
- ✅ 跨模块约束检查功能正常
- ✅ 综合重量计算误差<5%
- ✅ 阻力计算与实验数据误差<10%
- ✅ 3D可视化模型可正常显示
文档验收
- ✅ 使用说明完整清晰
- ✅ 接口文档包含所有参数说明
- ✅ 示例配置文件可用
- ✅ 错误处理说明完整
性能验收
- ✅ 配置解析时间<1秒
- ✅ 验证计算时间<5秒
- ✅ 3D可视化生成时间<10秒
使用示例
快速开始
- 在输入JSON中添加
geometry_integrated 配置段
- 运行总体设计流程:
python -m aircraft_design.run_sizing input.json --project-name MyProject
- 查看输出目录中的几何特征综合报告
最小配置示例
{
"geometry_integrated": {
"wing_controls": {
"ailerons": { "enabled": true }
}
}
}
完整配置示例
{
"geometry_integrated": {
"wing_controls": { },
"wingtip": { },
"landing_gear": { },
"engine_library": { },
"nacelle": { },
"fuselage_canopy": { },
"fuselage_openings": { },
"hardpoint_validation": { }
}
}
错误处理
配置错误
- 缺少必需参数：返回参数名称与示例值
- 参数类型错误：返回期望类型与实际类型
- 参数范围错误：返回有效范围与当前值
验证错误
- 几何干涉：返回干涉位置与建议修正方案
- 结构超限：返回超限位置与建议加强方案
- 性能不达标：返回当前值与目标值差距
扩展性
新增模块
- 在对应模块文件中实现解析、验证、计算函数
- 在
geometry_shape.py 中添加导入语句
- 在统一配置接口中添加新模块配置段
- 更新文档与示例
新增验证规则
- 在对应验证函数中添加新规则
- 更新级联验证规则说明
- 添加测试用例覆盖新规则
相关技能
fixed_wing_overall_sizing_runbook: 总体设计统一入口fixed_wing_shape_detail_spec: 外形详细设计规范fixed_wing_constraints_spec: 约束分析规范fixed_wing_weights_spec: 重量计算规范fixed_wing_aero_spec: 气动分析规范
版本历史
- v1.0 (2026-02-12): 初始版本，整合8个几何特征模块
