Aircraft Design Skill System

一个基于 Python 的现代固定翼飞机总体设计与分析系统，集成了参数化几何建模、实时可视化和 AI 辅助设计功能。

🚀 核心功能

1. 总体设计 (Overall Sizing)

• Class I/II 重量估算：基于统计学公式与物理模型的迭代收敛。
• 约束分析 (Constraint Analysis)：起飞、爬升、巡航、机动、着陆等多约束下的设计点选择。
• 任务性能分析：载荷-航程图 (Payload-Range) 与飞行包络线 (Flight Envelope) 计算。

2. 几何建模 (Geometry Modeling)

• 参数化建模：支持机翼（后掠、上反、扭转）、机身、尾翼的参数化定义。
• 详细外形生成：自动生成翼型坐标、LOFT 曲面与三视图。
• OpenVSP 集成：自动生成 OpenVSP 脚本并导出 OBJ 模型，支持高精度气动分析接口。

3. 实时可视化 (Real-time Visualization)

• 交互式仪表盘：
  • 左侧：动态 MTOW 收敛图、约束分析图、载荷航程图。
  • 中间：PyVista 高性能 3D 渲染视图 + 标准三视图（严格对齐）。
  • 右侧：设计报告图表库 (Report Gallery)。
• 拖拽式布局：基于 PySide6 的可拖拽分栏设计，支持多屏适配与自定义布局。
• 图表联动：支持点击图表数据点查看详细状态。

4. AI 技能集成 (Skill Integration)

• 内置多个设计技能 (Skill) 定义，支持 AI 代理通过自然语言调用设计流程。
• 覆盖气动、结构、重量、推进、稳定性等多个学科模块。

🛠️ 技术栈

• 核心计算: Python 3.12, NumPy, SciPy
• 可视化: PySide6 (Qt), PyVista (VTK), Matplotlib
• 数据交互: Socket, Pickle (进程间通信)
• 几何引擎: 自研参数化引擎 + OpenVSP 桥接

📦 安装指南

1. 克隆仓库

   git clone https://github.com/baisongtao/aircraft-design-skill.git
   cd aircraft-design-skill

2. 创建虚拟环境 (推荐)

   python3 -m venv venv
   source venv/bin/activate  # macOS/Linux
   # venv\Scripts\activate   # Windows

3. 安装依赖

   pip install -r requirements.txt

🖥️ 使用方法

运行总体设计流程

使用 run_sizing.py 启动设计迭代与可视化界面：

python aircraft_design/run_sizing.py sizing_input.json

参数说明:

• input_file: 输入配置文件路径 (如 sizing_input.json)
• --project-name / -n: 项目名称 (默认: aircraft_sizing)
• --output-dir / -o: 输出目录 (默认: output)
• --no-viz: 禁用实时可视化界面

示例输入文件 (sizing_input.json)

{
    "requirements": {
        "range_m": 2000000,
        "payload_kg": 1000.0,
        "cruise_mach": 0.8,
        "cruise_altitude_m": 11000.0,
        "takeoff_distance_m": 800.0,
        "landing_distance_m": 800.0
    },
    "initial_guess": {
        "mtow": 10000.0,
        "wing_loading": 3000.0,
        "thrust_to_weight": 0.5
    }
}

📂 项目结构

aircraft-design-skill/
├── aircraft_design/           # 核心代码包
│   ├── gui/                  # PySide6 可视化界面
│   ├── geometry_*.py         # 几何建模模块
│   ├── sizing.py             # 总体设计算法
│   ├── analysis/             # 学科分析模块 (气动/结构/推进)
│   └── run_sizing.py         # 主程序入口
├── skills/                   # AI Skill 定义文件
├── docs/                     # 文档与教程
├── examples/                 # 示例文件
├── output/                   # 运行结果输出目录
├── requirements.txt          # 项目依赖
└── README.md                 # 项目说明

📚 文档资源

• Skill Development Guide: 技能开发指南
• Visualization Manual: 可视化模块说明