[發明專利]一種適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法

有效

• 申請號: 201810535707.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108804791B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 雷銳午;許丹陽;白俊強
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B64F5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法，使用嵌套控制體同時對進氣道和機體外形進行參數化，可以同時考慮進氣道和機體外形的設計變量以對飛行器進行優化設計，在設計過程中可以充分考慮機體和進氣道之間的相互影響，與傳統參數化方法相比具備變形精確，控制效果好，設計空間大的特點，解決了飛行器機體/進氣道一體優化設計中各部件的參數化問題。

技術領域

本發明涉及一種適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法，屬于飛行器設計技術領域。

背景技術

埋入式進氣道的進氣口通常埋入機身或機翼之中，不呈現出任何突起部分。這種設計特點使得飛行器能夠有效地減少雷達散射截面積，具有良好的隱身性能，從而提高飛行器的生存能力；同時，大幅度地減小飛行器的迎風面積，可以降低迎風阻力。因此，采用埋入式進氣道布局形式飛行器的設計及其性能研究引起了國內外學者的廣泛關注。

采用埋入式進氣道布局形式飛行器的傳統氣動設計方法主要依靠風洞試驗，其主要設計過程為：設計者首先通過風洞試驗對飛行器干凈機體氣動外形進行設計，進氣道通常采用添加堵錐的方式；然后根據發動機位置和進氣道位置設計進氣道，在風洞試驗中將堵錐去掉，進行機體與進氣道的一體化風洞試驗。這種依靠風洞試驗進行人工迭代的設計方法費時、費力、成本高；而且，將單獨設計的進氣道安裝在飛機上的設計方式可能導致進氣道的性能發生本質的變化，甚至會由于進氣道布置或者設計不當使其與機翼和機身之間產生不利的相互干擾，導致整個方案推倒重來。因此，為了使采用埋入式進氣道布局形式的飛行器能夠擁有更好的氣動性能、更高的推進效率以及更加優異的隱身性能，開展飛行器機體/進氣道的一體化設計研究是必不可少的。

在計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)和計算機硬件高速發展的基礎上，基于數值優化算法和CFD求解方法的氣動外形優化設計技術逐步發展起來，目前已經被廣泛的應用在實際飛機型號研制過程中。

氣動外形參數化方法作為飛行器氣動外形優化設計的基礎，基本思想為通過一定的數學函數關系式對飛行器的氣動外形進行表示，它決定了整個優化設計問題的設計空間和設計變量規模。現有的大部分參數化方法對于飛行器機體或者單獨進氣道具有良好的參數化效果，并且可以通過與優化算法、CFD求解方法相結合的形式獲得較好的優化設計效果。但是，由于它們不能同時針對飛行器機體和進氣道進行參數化，無法實現飛機機體/進氣道一體化優化設計。因此，提出一種能夠適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法是很有價值的。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提出一種適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法，采用嵌套控制體方法對埋入式進氣道布局的飛行器進行機體外形和進氣道外形的一體參數化，以較高的精度完成飛行器機體/進氣道外形的參數擾動，解決了飛行器優化設計中機體外形和進氣道外形無法同時進行參數化的問題。

本發明的技術方案為：

所述一種適用于埋入式進氣道布局的飛行器參數化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：建立機體外形曲面和進氣道外形曲面，并分別圍繞機體外形曲面和進氣道外形曲面建立控制框；所述控制框由三維控制頂點構成；獲取兩個控制框中三維控制頂點的全局坐標，以及機體外形曲面和進氣道外形曲面中各個網格點的全局坐標；

步驟2：將機體外形曲面嵌入到機體控制框中，根據步驟1中獲得的機體控制框上的三維頂點與機體外形曲面上網格點的全局坐標，利用以下數學映射關系，獲得機體外形曲面上網格點在機體控制框下的局部坐標：