[發(fā)明專利]飛行器設(shè)計框架生成方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011307040.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112464364A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡國飆;王鵬程;彭荀;李心瞳;徐維樂;朱浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張萌

本發(fā)明提供了一種飛行器設(shè)計框架生成方法及裝置，涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：基于預(yù)先確定的目標(biāo)飛行器的總體設(shè)計階段需求，確定需求學(xué)科以及各個需求學(xué)科之間的依賴關(guān)系；針對所述需求學(xué)科，確定多個獨(dú)立的設(shè)計部門，并生成所述設(shè)計部門的數(shù)學(xué)模型；基于所述依賴關(guān)系，將所述設(shè)計部門劃分為多個集合，每個所述集合包括一個或多個設(shè)計部門，所述多個集合中包括上級集合和下級集合，所述上級集合與所述下級集合之間存在共有參數(shù)；基于所述多個集合生成所述目標(biāo)飛行器的循環(huán)設(shè)計框架，以便基于所述循環(huán)設(shè)計框架對所述目標(biāo)飛行器進(jìn)行設(shè)計。可以實現(xiàn)對生成分布式的設(shè)計框架，以便通過分布式的設(shè)計，提升設(shè)計效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種飛行器設(shè)計框架生成方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)飛行器的設(shè)計制造代表了當(dāng)前的實力水平。先進(jìn)材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)技術(shù)、高效能源等的不斷發(fā)展為新型飛行器設(shè)計提供了可能性。因此，各個大國爭相進(jìn)行先進(jìn)飛行器的方案論證，以提高飛行器應(yīng)用能力，如采用組合動力系統(tǒng)RBCC的空天飛機(jī)、采用光束能量推進(jìn)的激光運(yùn)載器、采用固液火箭發(fā)動機(jī)的小型運(yùn)載火箭等。這些預(yù)研項目都涉及到概念階段的總體設(shè)計，而設(shè)計的好壞直接決定了項目能否上馬，甚至決定了整個項目的經(jīng)費(fèi)、周期和完成度。這些多級飛行器的共同特點(diǎn)是包含多個動力系統(tǒng)、具有多種結(jié)構(gòu)形式和級數(shù)、各級間連接方式或串聯(lián)或并聯(lián)或分別串聯(lián)并聯(lián)。計算上述的飛行器的概念階段總體飛行性能參數(shù)設(shè)計中，多數(shù)是各部門(動力、結(jié)構(gòu)等)分別進(jìn)行計算，形成一個具有確定參數(shù)的運(yùn)載火箭，再加入其他部門(控制、氣動)等尋求一條可行的方案彈道。若可以找到，則可以按照此方案進(jìn)行設(shè)計；若未能將有效載荷送入預(yù)定軌道，則重新優(yōu)化得到不同的運(yùn)載火箭，再次尋找可行方案彈道。這種傳統(tǒng)的概念設(shè)計階段總體方案設(shè)計方法的根本劣勢在于，每一個具有確定參數(shù)的運(yùn)載火箭，就要進(jìn)行n次優(yōu)化步數(shù)來尋找是否有一條可行方案彈道。假設(shè)總的優(yōu)化步數(shù)為m步，則一共需要m×n步迭代完成全部設(shè)計，耗時極長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種飛行器設(shè)計框架生成方法及裝置，以緩解了現(xiàn)有技術(shù)中存在的設(shè)計效率低的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種飛行器設(shè)計框架生成方法，包括：

基于預(yù)先確定的目標(biāo)飛行器的總體設(shè)計階段需求，確定需求學(xué)科以及各個需求學(xué)科之間的依賴關(guān)系；

針對需求學(xué)科，確定多個獨(dú)立的設(shè)計部門，并生成設(shè)計部門的數(shù)學(xué)模型；

基于依賴關(guān)系，將設(shè)計部門劃分為多個集合，每個集合包括一個或多個設(shè)計部門，多個集合中包括上級集合和下級集合，上級集合與下級集合之間存在共有參數(shù)；下級集合之間或上級集合之間未存在共有參數(shù)；

基于多個集合生成目標(biāo)飛行器的循環(huán)設(shè)計框架，以便基于所述循環(huán)設(shè)計框架對所述目標(biāo)飛行器進(jìn)行設(shè)計。

在可選的實施方式中，基于依賴關(guān)系，將設(shè)計部門劃分為多個集合的步驟，包括：

對設(shè)計部門的數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)相關(guān)性進(jìn)行一一排查，確定存在共有參數(shù)的設(shè)計部門；

基于依賴關(guān)系，將相互依賴的設(shè)計部門劃分在一個集合中，并基于存在共有參數(shù)的設(shè)計部門，設(shè)置各個集合的上下級關(guān)系。

在可選的實施方式中，多個集合中包括一個上級集合和多個下級集合；上級集合包括彈道設(shè)計部門、氣動設(shè)計部門以及控制設(shè)計部門；每個下級集合包括結(jié)構(gòu)設(shè)計部門和動力設(shè)計部門，每個下級集合對應(yīng)一個子級推進(jìn)結(jié)構(gòu)。

在可選的實施方式中，基于多個集合生成目標(biāo)飛行器的循環(huán)設(shè)計框架的步驟，包括：

基于每個集合中的設(shè)計部門之間的依賴關(guān)系，生成集合的內(nèi)循環(huán)框架；

基于多個集合之間的上下級關(guān)系，生成集合之間的外循環(huán)框架。