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fixed_wing_overall_sizing_runbook

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。

SKILL.md
--- frontmatter
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。"

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：

code
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：

  1. •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。
  2. •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
  3. •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：

bash
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

安装与检查依赖：

bash
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：

json
{
  "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。

bash
# 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）：

bash
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）：

bash
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）：

bash
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）：

json
{
  "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：

json
{
  "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）

  1. •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。
  2. •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。
  3. •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

  1. •

    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）。
  2. •

    定位输出目录： 输出位于 output/<project>_YYYYMMDD_HHMMSS/。

  3. •

    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）。

  4. •

    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。