[發明專利]一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法及系統

有效

• 申請號: 202210879045.5
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN114936430B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 陳樹生;馮聰;李猛;楊華;高正紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06T17/00;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、構建寬速域高超聲速飛行器的錐導乘波體，所述錐導乘波體的構建方法如下：

S11、設定錐導乘波體的基本參數，包括錐導乘波體的上緣線和圓錐激波流場；

S12、將上緣線沿圓錐激波流場的軸向投影至圓錐激波流場的圓錐面上，得到錐導乘波體的前緣線，前緣線表達式如下：

其中，R為圓錐激波流場的底部圓半徑，L為圓錐激波流場的流場長度，θ為圓錐激波流場的半錐角，x為前緣線的x坐標，y,z分別為前緣線的y坐標和z坐標；

S13、根據錐導乘波體的前緣線并結合流線追蹤法求解得到錐導乘波體的下表面；

S14、根據錐導乘波體的前緣線并結合自由流面法得到錐導乘波體的上表面；

S15、將步驟S13得到的下表面和步驟S14得到的上表面耦合得到錐導乘波體；

步驟2、對錐導乘波體的前緣進行鈍化處理，得到前緣鈍化的錐導乘波體；

步驟3、對設定的原始翼型進行參數化，確定參數化翼型的樣本點氣動參數，以參數化翼型為輸入，樣本點氣動參數為輸出建立代理模型，以原始翼型在超聲速及亞音速巡航狀態的升阻比為優化目標，對代理模型進行尋優得到最優翼型；

采用CST方法對設定的原始翼型進行參數化，得到的參數化翼型的表達式如下：

其中，ψ為參數化翼型的x坐標，為參數化翼型的y坐標，為類函數，N1，N2為函數類參數，S(ψ)為形函數；

步驟4、根據最優翼型建立三維機翼，并將三維機翼與將步驟2得到的前緣鈍化的錐導乘波體進行耦合，得到寬速域高超聲速飛行器。

2.根據權利要求1所述的一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，步驟2中采用增加容積的鈍化方法對錐導乘波體的前緣進行鈍化處理。

3.根據權利要求1所述的一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，步驟3中確定參數化翼型的樣本點氣動參數的方法如下：

對參數化翼型進行抽樣獲得代理模型樣本點，利用網格變形方法對代理模型樣本點基于原始翼型的氣動計算網格進行網格重構，對重構網格進行數值模擬得到參數化翼型的樣本點氣動參數。

4.根據權利要求3所述的一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，步驟3中采用LHS方法對參數化翼型進行抽樣。

5.根據權利要求3所述的一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，步驟3中所述網格變形方法為TFI插值法或RBF插值法。

6.根據權利要求1所述的一種寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法，其特征在于，步驟3中采用多目標優化算法對代理模型進行尋優，獲取最大亞音速升阻比的翼型作為最優翼型。

7.一種用于執行權利要求1所述的寬速域高超聲速飛行器氣動布局設計方法的系統，其特征在于，包括，

乘波體模塊，用于構建寬速域高超聲速飛行器的錐導乘波體；

前緣鈍化模塊，用于對乘波體模塊輸出的錐導乘波體的前緣進行鈍化處理，得到前緣鈍化的錐導乘波體；

翼型優化模塊，用于對設定的原始翼型進行參數化，確定參數化翼型的樣本點氣動參數，以參數化翼型為輸入，樣本點氣動參數為輸出建立代理模型，以原始翼型在超聲速及亞音速巡航狀態的升阻比為優化目標，對代理模型進行尋優得到最優翼型；

耦合模塊，用于根據最優翼型建立三維機翼，并將三維機翼與前緣鈍化的錐導乘波體進行耦合，得到寬速域高超聲速飛行器。