[发明专利]一种非圆截面飞行器前体的设计方法及系统

权利要求书

1.一种非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采用类/形状函数变换方法将前体横截面形状进行参数化表达，得到各个前体横截面的形状模型，其中，所述形状模型中具有至少一个能够控制前体横截面改变的形状控制量；

步骤2，采用幂次曲线的生成准则得到前体横截面具有至少一个尺寸控制量的几何约束，并基于几何约束得到前体横截面的设计尺寸；

步骤3，基于形状模型中前体横截面的基础尺寸与前体横截面的设计尺寸得到每个前体横截面的比例因子，并基于每个前体横截面的形状模型、比例因子与设计尺寸得到每个前体横截面的实际尺寸；

步骤4.基于每个前体横截面的实际尺寸通过三维建模软件二次开发自动放样得到三维前体曲面，将三维前体生成网格后进行循环仿真，调节至少一个形状控制量和/或至少一个尺寸控制量直至仿真优化目标达到最优。

2.根据权利要求1所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤1中，所述形状控制量的数量为两个。

3.根据权利要求2所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤1中，采用类/形状函数变换方法对前体横截面形状进行参数化表达，得到各个前体横截面的形状模型，具体为：

式中，表示前体横截面的形状模型，表示类函数，表示形状函数，N1、N2为形状控制量。

4.根据权利要求1所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤2中，所述尺寸控制量的数量为两个。

5.根据权利要求4所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：

将前体横截面的形状模型进行离散化，得到前体横截面各个离散点的初始坐标为：

式中，N表示第i个前体横截面的离散点总数，x_i表示第i个前体横截面在x轴的位置，表示第i个前体横截面中第j个离散点在y轴的位置，表示第i个前体横截面中第j个离散点在z轴的位置，j＝1,2，···，N；

采用幂次曲线的生成，得到三维前体具在水平投影和垂直投影方向的两个几何约束，其表达式分别为：

式中，h_i表示第i个前体横截面在垂直方向上投影的尺寸，w_i表示第i个前体横截面在水平方向上投影的尺寸，H表示前体的整体设计尺寸中的高度，L表示前体的整体设计尺寸中的长度，W表示前体的整体设计尺寸中的宽度，M1、M2为尺寸控制量。

6.根据权利要求5所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤3具体包括：

基于形状模型中前体横截面的基础尺寸与前体横截面的设计尺寸得到每个前体横截面的比例因子：

基于比例因子得到前体横截面各个离散点的实际坐标为：

式中，表示第i个前体横截面在垂直方向上投影的比例因子，a_i表示第i个前体横截面的形状模型在垂直方向上投影的基础尺寸，表示第i个前体横截面在水平方向上投影的比例因子，b_i表示第i个前体横截面的形状模型在水平方向上投影的基础尺寸。

7.根据权利要求1至6任一项所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤4中，所述优化目标为升阻比。

8.根据权利要求7所述非圆截面飞行器前体的设计方法，其特征在于，步骤4中，将三维前体生成网格后进行循环仿真，调节至少一个形状控制量和/或至少一个尺寸控制量直至仿真优化目标达到最优，具体为：

根据三维前体生成网格，随后将生成的网格导入仿真软件进行循环仿真；

在前体的升阻比满足最优条件时停止循环，并输出前体的最终构型；

在前体的升阻比不满足最优条件时，采用进化算法调节至少一个形状控制量和/或至少一个尺寸控制量后重新进行循环仿真。

9.一种非圆截面飞行器前体的设计系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。