[发明专利]一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方法

说明书

本发明提供一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方法，其包括：步骤一、获取构建飞行器的各个部件的几何布局信息表，并计算每个所述几何分布信息所对应的飞行器的几何参数和气动参数值；步骤二、选取所述几何参数符合所述几何参数阈值范围且所述气动参数值符合所述气动力参数阈值范围的几何布局信息作为候选布局信息；步骤三、根据每个所述候选布局信息计算得到与其相对应的飞行器在不同飞行条件下的地面音爆的加权A计权声级值；其中，最小的所述加权A计权声级值所对应的所述几何布局信息即为飞行器的低音爆气动布局方案。本方法以飞行器几何布局参数为优化设计变量，获得满足气动特性和噪声水平要求的超声速飞行器低音爆气动布局。

技术领域

本发明属于飞行器领域，特别涉及一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方法。

背景技术

高音爆水平是制约超声速运输机广泛投入民用航空市场的瓶颈之一。一架在16000米高空以两倍声速飞行的协和客机产生的音爆为133分贝，而现役民用客机起飞进场噪声只有90分贝左右。高音爆水平直接导致了协和号飞机被禁止跨大陆超声速飞行，这极大地影响了超声速客机的经济性。工业界对于下一代超声速运输机提出的噪声要求是70分贝以下，与常规飞机的噪声水平相近。因此降低音爆水平是下一代超声速运输机研制过程中亟待解决的关键问题之一。

目前对超声速飞行器低音爆布局设计普遍是以基于经典超声速线化理论的音爆最小化理论为设计准则。该理论是一种反设计方法，通过设计音爆过压分布来获得飞行器等效面积分布。超声速飞行器的音爆问题是一个涉及飞机布局设计、空气动力学和声学等多个学科的复杂研究领域，采用音爆最小化理论获得的飞行器布局只能满足音爆最优，不能同时考虑气动特性、飞行器总体布局、结构设计等方面要求。此外，该理论只能获得单设计点音爆最优布局，难以满足多设计点设计要求，因此在难以在飞行器布局设计中得到有效应用。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方 法，以飞行器几何布局参数为优化设计变量，以飞行器气动特性为优化约束，将多个飞行状态加权音爆水平作为优化设计目标，利用现代优化算法对飞行器布局进行多学科多目标优化，获得满足气动特性和噪声水平要求的低音爆气动布局。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方法，包括：

一种超声速飞行器低音爆气动布局优化方法，其特征在于，包括：

步骤一、获取构建飞行器的各个部件的几何布局信息表，并计算每个所述几何分布信息所对应的飞行器的几何参数和气动参数值

步骤二、预设所述待构建飞行器的几何参数阈值范围和气动力参数阈值范围；选取所述几何参数符合所述几何参数阈值范围且所述气动参数值符合所述气动力参数阈值范围的几何布局信息作为候选布局信息；

步骤三、根据每个所述候选布局信息计算得到与其相对应的飞行器在不同飞行条件下的地面音爆的加权A计权声级值；

其中，最小的所述加权A计权声级值所对应的所述几何布局信息即为飞行器的低音爆气动布局方案。从几何布局信息表中选取符合飞行器气动特性的几何分布信息，再利用选取出的几何分布信息来计算与其相对应的飞行器在不同飞行条件下的地面音爆的加权A计权声级，选取最小的加权A计权声级所对应的几何分布信息作为飞行器的构建方案，利用该构建方案构建的飞行器达到同时满足飞行器气动特性和低噪音要求。

优选的是，所述的超声速飞行器低音爆气动布局优化方法中，所述几何布局信息是指每个所述部件的几何尺寸信息和各个所述部件在飞行器上的相对位置信息。利用几何布局信息表中的每个所述几何布局信息可以得到整个飞行器的外部形态布局。