By name: "fixed_wing_overall_sizing_runbook" description: "固定翼总体设计唯一入口：执行 Class I 闭环并在收敛后进入阶段 2–7 扩展分析，落盘输出报告/数据/外形资产，并可选 PySide6 实时可视化。" stage: "entry" code_module: "aircraft_design/run_sizing.py, aircraft_design/class2_preliminary/design_loop_orchestrator.py" dependencies: - "fixed_wing_weights_runbook" - "fixed_wing_constraints_runbook" - "fixed_wing_aero_runbook" - "fixed_wing_propulsion_runbook" - "fixed_wing_performance_runbook"
Fixed Wing Overall Sizing Runbook
此技能对应仓库的“固定入口”：python -m aircraft_design.run_sizing <input.json>。它会执行固定翼 Class I 总体闭环（约束→设计点→重量/性能迭代），并在收敛且结果合理时自动进入阶段 2–7 扩展分析（气动/推进/任务/操稳/结构/优化），生成报告、数据与外形资产。
适用场景
- 用户提供了一组设计需求（如航程、载荷、速度），希望快速得到飞机总体参数。
- 用户希望验证当前设计代码是否能针对特定需求收敛。
- 需要生成总体设计报告（
design_report_v2.md）并在 PySide6 可视化 App 中查看实时迭代过程。
入口与需求模板
当用户给出需求时，先按模板补齐信息并生成“需求提示词”，再进入后续步骤。
需求模板：
项目名称：
任务类型：军用/民用/无人机/通航/客运/货运
任务指标：
航程 range_m：
载荷 payload_kg：
巡航马赫 cruise_mach：
巡航高度 cruise_altitude_m：
起飞距离 takeoff_distance_m：
着陆距离 landing_distance_m：
约束与性能：
最大过载 max_load_factor：
持续盘旋过载 sustained_turn_g：
实用升限 service_ceiling_m：
推进与能耗假设：
推进类型：jet/prop
sfc_cruise_1_s：
cd0：
oswald_e：
几何与布局偏好：
展弦比 aspect_ratio：
后掠角 sweep_deg：
梯形比 taper_ratio：
厚度比 thickness_ratio：
尾翼布局 tail_layout：conventional/t_tail/v_tail/twin_fin
可视化与几何输入：
geometry_shape：有/无
mesh：有/无
输出偏好：
报告：标准/扩展
GUI：启用/禁用
风险与不确定性：
允许参数浮动：是/否
提示词生成规则：
- 将用户输入映射到模板字段；缺失字段用“默认值”标记并说明将采用轻型战斗机默认值。
- 输出“需求提示词”，必须包含以下结构化段落：
- 项目与任务类型
- 任务指标（带单位）
- 约束与性能指标
- 推进与能耗假设
- 几何与布局偏好
- 可视化与几何输入状态
- 输出偏好与风险声明
- 提示词末尾追加一句：已生成模板化需求，将进入 sizing_input.json 构建与总体设计闭环流程。
执行步骤（固定流程）
0. 环境检查与虚拟环境准备
在运行设计流程前，先完成虚拟环境创建与依赖检查，确认无误后再进行后续步骤。
创建并进入虚拟环境：
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
安装与检查依赖：
pip install -r requirements.txt
python -c "import PySide6, numpy, scipy, pyvista, pyvistaqt; import PySide6.QtWebEngineWidgets"
若依赖检查通过，继续后续步骤；如有错误，先修复依赖问题。
1. 准备输入文件 (sizing_input.json)
首先，根据用户提供的信息构建 JSON 输入文件。如果用户未提供某些字段，使用以下轻型战斗机默认值：
{
"requirements": {
"range_m": 2000000.0,
"payload_kg": 1000.0,
"cruise_mach": 0.8,
"cruise_altitude_m": 11000.0,
"assumed_climb_rate_m_s": 50.0,
"takeoff_distance_m": 1000.0,
"landing_distance_m": 1000.0,
"max_load_factor": 7.33,
"sustained_turn_g": 2.0,
"service_ceiling_m": 15000.0
},
"initial_guess": {
"thrust_to_weight": 0.6,
"wing_loading_pa": 3000.0,
"aspect_ratio": 3.5,
"sweep_deg": 45.0,
"taper_ratio": 0.3,
"thickness_ratio": 0.08,
"sfc_cruise_1_s": 0.000222,
"cd0": 0.02,
"oswald_e": 0.8
}
}
注意：sfc_cruise_1_s = 0.8 / 3600 ≈ 0.000222（单位 1/s）
2. 启动可视化服务器（可选，推荐）
如果需要实时查看迭代曲线和 3D 模型，请在另一个独立的终端中启动可视化服务器。
注意： 如果之前已经启动了 aircraft_design.gui.server，请先关闭它（Ctrl+C），或者在新终端中使用不同的端口，以确保加载最新的代码逻辑。
# 方法 A：启动默认服务器（推荐先关闭旧窗口）
python -m aircraft_design.gui.server
# 方法 B：指定端口启动（避免端口冲突）
python -m aircraft_design.gui.server --port 10001
等待服务器启动并显示 "Visualization Server listening on localhost:..." 后，保持该窗口开启。
3. 执行设计闭环
在主终端中运行 run_sizing.py。
基本运行（自动尝试连接默认端口 9999）：
python -m aircraft_design.run_sizing sizing_input.json --project-name "ProjectName"
指定端口运行（如果服务器使用了非默认端口）：
python -m aircraft_design.run_sizing sizing_input.json --project-name "ProjectName" --viz-port 10001
无可视化运行（纯计算模式）：
python -m aircraft_design.run_sizing sizing_input.json --no-viz
可视化交互说明：
- 先启动服务：未先启动
aircraft_design.gui.server会导致可视化连接失败，脚本会退出。 - 监控：用户可以实时观察 MTOW 收敛情况、约束分析图以及飞机的 3D 几何变化。
- 结束：脚本执行完成后可视化窗口仍保持打开，用户可手动关闭。
- Web3D 前置条件：为了稳定显示 3D，输入应包含
geometry_shape或 mesh（vertices/faces）数据；仅参数化字段时需要由geometry_shape_from_inputs推导几何。 - 流程约束：必须先完成 Class I 收敛并参数合理，才会自动进入 Class II 高级设计。
消息示例：
更新消息（含几何）：
{
"type": "update",
"iteration": 5,
"mtow": 4800.0,
"error": 0.02,
"geometry": {
"fuselage_length_m": 6.8,
"fuselage_diameter_m": 0.9,
"s_wing": 16.0,
"aspect_ratio": 6.0,
"sweep_deg": 20.0,
"taper_ratio": 0.4
},
"__protocol__": "json",
"__version__": 1
}
约束消息：
{
"type": "constraints",
"data": {"stall": {"margin": 0.12}},
"design_point": {"wing_loading_pa": 3200, "thrust_to_weight": 0.42}
}
4. 未收敛时的处理指引（必须给出）
- 固定迭代上限输出：读取
output/<project>_*/design_data.json，使用最后一次迭代的 MTOW、Wf、We 作为“当前可行估计”反馈。 - 调整初猜并重跑：
- 提高
thrust_to_weight或降低wing_loading_pa，优先保证推力余度为正。 - 如果燃油分数过高，降低
cruise_mach或调整sfc_cruise_1_s到合理范围。 - 收敛不稳时，先缩短
range_m做可行性验证，再逐步拉高。
- 提高
- 保存诊断：提示用户查看
design_report_v2.md和design_data.json的迭代曲线与重量分解，定位发散来源（推进、结构或燃油）。
5. 检查结果
检查退出码：
0: 成功且收敛。2: 运行完成但未收敛（需警告用户）。1: 发生错误（需调试）。
定位输出目录： 输出位于
output/<project>_YYYYMMDD_HHMMSS/。读取报告： 优先查看
design_report_v2.md（Class I 主报告），收敛后再看technical_roadmap_report.md与advanced_design_report.md（如生成）。反馈用户： 将
design_report_v2.md的核心内容（MTOW、T/W、W/S、关键重量分解、操稳特性摘要）总结给用户，并提示用户在可视化 App 中查看迭代与约束。
6. 统一格式报告生成（新增）
在输出目录中补充统一格式报告，确保内容与最终设计参数一致，并包含公式、曲线与改进意见。
- 生成文件：
design_report_unified.mddesign_report_unified.json
- 内容要求：
- 输入设计需求、需求分析
- 一阶段设计结果与内容分析
- 二阶段设计结果与内容分析
- 计算分支对应的 LaTeX 公式
- 输出目录中的曲线图引用
- 改进意见
- 调用方式：
统一格式报告由
fixed_wing_unified_report_runbook负责，已接入总体流程末尾的自动生成步骤。