[发明专利]一种基于冯卡门形线的双锥整流罩形线优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于冯卡门形线的双锥整流罩形线优化设计方法，包括基于预先定义的双锥整流罩特征参数构建整流罩型线分段方程；基于所述整流罩型线分段方程以及根据双锥整流罩已知结构参数建立的冯卡门型线方程，确定两型线之间的偏差值；以型线偏差最小化为优化目标，计算双锥整流罩型线的参数值；基于所述参数值绘制双锥整流罩型线。通过上述双锥整流罩的外形设计方案优化的双锥型线最为贴合冯卡门型线，降低了成本的同时兼具了加工工艺简单、气动特性优越的优点。

技术领域

本发明涉及一种优化设计方法，具体涉及一种基于冯卡门形线的双锥整流罩形线优化设计方法。

背景技术

目前的运载火箭整流罩头部形线主要有锥形、圆弧形、抛物形、指数形、冯卡门形、双锥形几种。

其中的冯卡门型线气动特性优良、空间尺寸大、内噪声小，但是结构复杂、工艺性差且成本高昂。

双锥型线加工工艺简单但是气动特性稍逊，而且确定一个气动特性相对较优的具体的双锥外形参数需要依赖于经验及大量的流体仿真计算。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种基于冯卡门形线的双锥整流罩形线优化设计方法，用于双锥整流罩的外形设计，采用该优化设计方案下的双锥型线最为贴合冯卡门型线，且无需依赖于经验及大量的流体仿真计算即可获得，兼具了加工工艺简单、气动特性优越的优点。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于冯卡门形线的双锥整流罩形线优化设计方法，所述方法包括：

基于预先定义的双锥整流罩特征参数构建整流罩型线分段方程；

基于所述整流罩型线分段方程以及根据双锥整流罩已知结构参数建立的冯卡门型线方程，确定两型线之间的偏差值；

以型线偏差最小化为优化目标，计算双锥整流罩型线的参数值；

基于所述参数值绘制双锥整流罩型线。

优选的，所述双锥整流罩由锥顶和双锥段组成；

所述双锥整流罩的特征参数包括：锥顶圆弧与第一锥段切点位置(x1,y1)，以及双锥段接合点位置坐标(x2,y2)。

优选的，通过下式确定整流罩的型线分段方程：

y_s＝f(x_s)

式中，x_s为轴向坐标，y_s为整流罩的径向坐标，f为表示y_s与x_s的函数关系的双锥整流罩型线方程。

优选的，所述双锥整流罩已知结构参数包括整流罩长度L、整流罩后端直径Rd、尖端导圆半径rk；

根据双锥整流罩已知结构参数建立的冯卡门型线方程如下式：

y_k＝g(x_k)；

式中，x_k为轴向坐标，y_k为整流罩的径向坐标，g为表示y_k与x_k的函数关系冯卡门型线方程。

优选的，所述基于整流罩型线分段方程以及根据双锥整流罩已知结构参数建立的冯卡门型线方程，确定两型线之间的偏差值包括：

计算整流罩型线分段方程与冯卡门型线方程的型线绝对差值，作为两型线在x处的偏差值h(x)＝|f(x)-g(x)|；

沿整流罩长度方向对h(x)积分，获得两型线的偏差值的累计。

优选的，所述以型线偏差最小化为优化目标，计算获得双锥整流罩型线的参数值包括：