[发明专利]一种高超声速飞行器前体设计方法及系统

权利要求书

1.一种高超声速飞行器前体设计方法，其特征在于，所述前体设计方法包括以下步骤：

步骤S1：根据给定的前体末端参数，通过二维拟合函数对前体末端型面造型；

步骤S2：根据所述前体末端型面所在平面坐标系中的横向缩放因子随流向的变化率、纵向缩放因子随流向的变化率以及给定前体长度，对上述前体末端型面进行三维变换，生成所需求的前体；所述步骤S2中，

根据上层型线所在平面坐标系中的缩放因子获得：

根据下层型线所在平面坐标系中的缩放因子获得：

式中，n_u、n_l为控制前体末端型面上、下层型线的伯恩斯坦多项式阶数；L为指定的前体长度；η为无量纲自变量；和为缩放因子；y^u和y^l为拟合上、下层型线离散点的拟合函数；为拟合上下层型线离散点函数的系数；为拟合上、下层型线端点的坐标，所述无量纲自变量η分别为xz平面自变量、yz平面自变量。

2.如权利要求1所述的一种高超声速飞行器前体设计方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，根据所述给定前体末端参数获得给定的yz平面坐标系上的二维离散点坐标(y，z)；

步骤S12，通过CST方法分别获得前体末端型面中上层型线的所述二维拟合函数及下层型线的所述二维拟合函数；

步骤S13，根据伯恩斯坦多项式以及二维离散点的坐标分别获得所述上层型线的所述二维拟合函数中的矢量系数及下层型线的所述二维拟合函数中的矢量系数；

步骤S14，根据所述上层型线的所述二维拟合函数及其矢量系数拟合上曲线；根据所述下层型线的所述二维拟合函数及其矢量系数拟合下曲线；所述上曲线和下曲线共同形成所述前体末端型面造型。

3.如权利要求2所述的一种高超声速飞行器前体设计方法，其特征在于，所述步骤S11包括：

步骤S111，所述前体末端参数包括所述前体末端的几何形状，将所述几何形状的图形置于yz平面坐标系上；

步骤S112，从所述前体末端的几何形状的图形中取多个离散点，通过测量获得多个离散点的坐标。

4.如权利要求2或3所述的一种高超声速飞行器前体设计方法，其特征在于，所述步骤S12包括：所述前体末端型面表述形式为：

其中前体末端型面中上层型线的拟合函数具体形式为：

其中前体末端型面中下层型线的拟合函数具体形式为：

式中，n_u、n_l为控制前体末端型面上下曲线的伯恩斯坦多项式阶数；z^u、z^l分别为拟合上层型线、下层型线离散点的函数；y为无量纲自变量；分别为拟合上层型线、下层型线离散点函数的系数；分别为拟合上、下层型线端点的坐标。