[發明專利]一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法

在審

• 申請號: 202210369358.6
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114781055A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 孫絲路;徐驚雷;黃帥;潘睿豐;張玉琪;張玉頂;李瑤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐少群

1.一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，所述設計方法包括如下步驟：

步驟S1、確定空間尺寸約束，其包括：發動機出口面積A₁、噴管進口面積A₂、飛行器所能容許的最大長度L_MAX、飛行器所能容許的最大橫向偏距D_MAX和飛行器所能容許的最大縱向偏距Z_MAX；

步驟S2、首先根據步驟S1中確定的空間尺寸約束，來確定過渡段長度、橫向偏距和縱向偏距和噴管最終安裝角α的范圍，然后在上述各個參數的范圍內，基于飛行器總體設計中提出的力矩需求，針對該各個參數，為其隨機選取多個具體的參數數值，再將選取的參數數值進行隨機組合，最后得到多個具有不同過渡段長度、橫向偏距、縱向偏距和安裝角的單個分支過渡段；

步驟S3、按照分叉過渡段的工作特性，確定單個分支過渡段的中心線變化規律和面積變化規律，再根據中心線變化規律，確定步驟S2中得到的多個單個分支過渡段，其對應的中心線型線，再基于面積變化規律和步驟S1中確定的發動機出口面積A₁、噴管進口面積A₂，來確定單個分支過渡段，其在氣流流通方向上，各個截面的面積；

步驟S4、采用超橢圓曲線，針對步驟S3中得到的多個單個分支過渡段，其對應的中心線型線以及各個截面的面積，進行擬合，實現對該多個單個分支過渡段的建模，得到多個具有不同偏距、過渡段長度和出口偏轉角β的單個分叉模型；

步驟S5、以步驟S4中得到的單個分叉模型的進口截面軸線為對稱軸，再設置不同的對稱角γ，對該多個單個分叉模型作對稱處理，以得到多個完整的，且具有不同縱向偏距的Y型過渡段模型；

步驟S6、設定邊界條件，對步驟S5中獲得的多個Y型過渡段模型進行仿真計算，選擇其中最優的構型，并且判斷該最優的構型是否滿足性能需求，若不滿足，則回到步驟S2重新進行設計，直到選擇的最優的構型滿足性能需求；

若滿足，則結束設計。

2.根據權利要求1所述的一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述噴管最終安裝角α，其定義為分叉過渡段矩形出口長邊和豎直線的夾角，為45度。

3.根據權利要求1所述的一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述的中心線變化規律為先急后緩，其具體表達式為：

在公式中，以中心線起點為原點，x_i為中心線上一點的長度坐標，y_i為中心線上一點的偏距坐標，D_i為中心線的總偏距，L_i為中心線的總長度。

4.根據權利要求3所述的一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，所述的面積變化規律，其具體表達式為：

在公式中，x_i、L_i定義同中心線一致，A_i為中心線上一點所對應的截面面積，A₁為發動機出口，也就是分叉過渡段進口的面積，A₂為噴管進口面積，也就是分叉過渡段出口面積。

5.根據權利要求4所述的一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，將步驟S2中得到的多個單個分支過渡段，其對應的橫向偏距，以及過渡段長度輸入至所述中心線變化規律的表達式中，得到每一個單個分支過渡段的中心線型線；

將步驟S1中確定的發動機出口面積A₁、噴管進口面積A₂以及驟S2中得到的多個單個分支過渡段，其對應的過渡段長度，輸入至上述面積變化規律的表達式中，得到每個x_i對應的面積。

6.根據權利要求1所述的一種針對單發倒V布局矢量推進系統的分叉過渡段設計方法，其特征在于，所述出口偏轉角β，其定義為出口矩形截面長邊與中心線所確定的平面的夾角。