[發明專利]一種基于馮卡門形線的雙錐整流罩形線優化設計方法

有效

• 申請號: 202110206013.4
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113032894B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 侯世遠;布向偉;宋文鋒;張弛;趙偉偉;谷澤林;魏凱;吳昊;王永剛
• 申請（專利權）人: 東方空間技術（山東）有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 張紹磊

本發明公開了一種基于馮卡門形線的雙錐整流罩形線優化設計方法，包括基于預先定義的雙錐整流罩特征參數構建整流罩型線分段方程；基于所述整流罩型線分段方程以及根據雙錐整流罩已知結構參數建立的馮卡門型線方程，確定兩型線之間的偏差值；以型線偏差最小化為優化目標，計算雙錐整流罩型線的參數值；基于所述參數值繪制雙錐整流罩型線。通過上述雙錐整流罩的外形設計方案優化的雙錐型線最為貼合馮卡門型線，降低了成本的同時兼具了加工工藝簡單、氣動特性優越的優點。

技術領域

本發明涉及一種優化設計方法，具體涉及一種基于馮卡門形線的雙錐整流罩形線優化設計方法。

背景技術

目前的運載火箭整流罩頭部形線主要有錐形、圓弧形、拋物形、指數形、馮卡門形、雙錐形幾種。

其中的馮卡門型線氣動特性優良、空間尺寸大、內噪聲小，但是結構復雜、工藝性差且成本高昂。

雙錐型線加工工藝簡單但是氣動特性稍遜，而且確定一個氣動特性相對較優的具體的雙錐外形參數需要依賴于經驗及大量的流體仿真計算。

發明內容

為了解決上述現有技術中的問題，本發明提供一種基于馮卡門形線的雙錐整流罩形線優化設計方法，用于雙錐整流罩的外形設計，采用該優化設計方案下的雙錐型線最為貼合馮卡門型線，且無需依賴于經驗及大量的流體仿真計算即可獲得，兼具了加工工藝簡單、氣動特性優越的優點。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種基于馮卡門形線的雙錐整流罩形線優化設計方法，所述方法包括：

基于預先定義的雙錐整流罩特征參數構建整流罩型線分段方程；

基于所述整流罩型線分段方程以及根據雙錐整流罩已知結構參數建立的馮卡門型線方程，確定兩型線之間的偏差值；

以型線偏差最小化為優化目標，計算雙錐整流罩型線的參數值；

基于所述參數值繪制雙錐整流罩型線。

優選的，所述雙錐整流罩由錐頂和雙錐段組成；

所述雙錐整流罩的特征參數包括：錐頂圓弧與第一錐段切點位置(x1,y1)，以及雙錐段接合點位置坐標(x2,y2)。

優選的，通過下式確定整流罩的型線分段方程：

y_s＝f(x_s)

式中，x_s為軸向坐標，y_s為整流罩的徑向坐標，f為表示y_s與x_s的函數關系的雙錐整流罩型線方程。

優選的，所述雙錐整流罩已知結構參數包括整流罩長度L、整流罩后端直徑Rd、尖端導圓半徑rk；

根據雙錐整流罩已知結構參數建立的馮卡門型線方程如下式：

y_k＝g(x_k)；

式中，x_k為軸向坐標，y_k為整流罩的徑向坐標，g為表示y_k與x_k的函數關系馮卡門型線方程。

優選的，所述基于整流罩型線分段方程以及根據雙錐整流罩已知結構參數建立的馮卡門型線方程，確定兩型線之間的偏差值包括：

計算整流罩型線分段方程與馮卡門型線方程的型線絕對差值，作為兩型線在x處的偏差值h(x)＝|f(x)-g(x)|；

沿整流罩長度方向對h(x)積分，獲得兩型線的偏差值的累計。

優選的，所述以型線偏差最小化為優化目標，計算獲得雙錐整流罩型線的參數值包括：