一种高超声速飞行器机身推进一体化外形建模方法

摘要

一种高超声速飞行器机身推进一体化外形建模方法，该方法具体有八个步骤；步骤一：设计推进系统的二维流动通道几何型面；步骤二：设计飞行器机身俯视轮廓曲线；步骤三：设计飞行器机身侧视轮廓曲线；步骤四：设计飞行器机身纵向主要站位截面形式及控制参数变化方式；步骤五：生成飞行器三维机身；步骤六：生成三维超燃冲压发动机罩；步骤七：设计翼面轮廓图，并生成三维翼面；步骤八：装配机身、发动机罩以及各翼面生成三维机身推进一体化外形。该方法建模过程简单、快捷，体现了高超声速飞行器机身推进一体化的特点，可提高超声速飞行器设计、研制以及制造的速度与效率。

主权项

一种高超声速飞行器机身推进一体化外形建模方法，其特征在于：该方法具体建模步骤如下：步骤一：设计推进系统的二维流动通道几何型面在给定飞行器总长度的约束下，进行高超声速飞行器推进系统的流动通道的设计，具体包括前体进气道、燃烧室、后体喷管三部分组成；前体进气道由多个压缩楔面组成；燃烧室由等截面隔离段和扩张段组成；后体喷管为曲线形式；整个推进系统的流动通道形成了高超声速飞行器的下表面，从飞行器头部到飞行器尾端，是一个完整的流动通道；其中前体进气道的设计原则是激波交汇在流动通道下壁面的唇口处，各压缩楔面的角度可按照等激波角、总压恢复最大等原则分配；燃烧室中等截面隔离段的长度和扩张段的长度及扩张角，由工程经验确定；后体喷管的曲线可采用二次函数y＝ax2+bx+c或三次函数y＝ax3+bx2+cx+d等方式描述，其中x，y为坐标值，a，b，c，d为函数的常系数；步骤二：设计飞行器机身俯视轮廓曲线在给定飞行器总长度和最大机身宽度的约束下，设计左右对称的机身俯视轮廓曲线，轮廓曲线由设计者根据其设计意图选择适当的描述函数，如采用指数函数y＝Axn，其中x，y为坐标值，A为常数，n为控制轮廓曲线曲率变化的参数；步骤三：设计飞行器机身侧视轮廓曲线在给定飞行器总长度和上表面高度的约束下，结合流动通道的型面设计机身侧视轮廓曲线，包括上表面轮廓曲线，以及超燃冲压发动机罩侧视图，即定义进气道侧壁形式，以及后体喷管的侧壁形式；步骤四：设计飞行器机身纵向主要站位截面形式及控制参数变化方式以指数函数y＝Axn为基础，在飞行器机身纵向的若干站位处设计截面形式，其中x，y为坐标值，A为常数，n为控制轮廓曲线曲率变化的参数，根据所设计的飞行器纵向站位截面形式变化趋势，定义飞行器纵向截面控制参数的变化方式；步骤五：生成飞行器三维机身根据步骤一、二、三形成的约束轮廓，以及步骤四对截面变化的定义，自头部至尾部，逐段生成飞行器机身的截面，最终生成飞行器三维机身；步骤六：生成三维超燃冲压发动机罩根据步骤一和步骤三的设计结果，沿发动机罩长度方向，逐截面生成三维超燃冲压发动机罩；步骤七：设计翼面轮廓图，并生成三维翼面设计各翼面的平面及剖面轮廓图，生成三维翼面；步骤八：装配机身、发动机罩以及各翼面生成三维机身推进一体化外形通过坐标转换，装配机身、发动机罩以及各翼面，生成三维机身推进一体化外形，所生成的三维表面数据，可进一步用于气动、结构等分学科的分析计算，以及试验模型或真实飞行器的制造，特别适用于数控加工。