[发明专利]一种三维空间可行域内的管路弯折设计方法

权利要求书

1.一种三维空间可行域内的管路弯折设计方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：确定布局可行域；

首先，通过确定管路所要连接的入口A₀、出口B₀的坐标位置和入口方向n_A，出口方向n_B；然后，依据航空航天管路设计标准，确定入口A₀、出口B₀处需要预留的接口过渡段，接口过渡段的总长度为L_s+R_b，其中，L_s为管路接口过渡段的直线段，R_b为管路接口过渡段的圆弧段的弯曲半径；

最后，确定出管路布局的三维空间可行域，其中，布局可行域是以A₁B₁为对角线的长方体空间，A₁和B₁的坐标为：

管路布局可行域的长、宽、高分别为：

步骤二：在布局可行域内确定管路弯折数量k，具体根据A₁B₁的长度进行确定：

其中，k＝0表示可行域空间不足，无法在可行域中布局；当2R_b≤A₁B₁＜4R_b，采用一段弯折，管路为直接连接布局可行域的对角线；当4R_b≤A₁B₁＜6R_b，采用一段、两段弯折管形，管路在布局可行域内确定一个弯折点；当A₁B₁≥6R_b，采用一段、两段、三段弯折管形，管路在布局在可行域内确定两个弯折点；

步骤三：首先，将步骤二确定的弯折点坐标参数化，并赋予初始值，建立不同布局的管路模型后，进一步计算分析管路结构的模态特性；然后，根据实际飞行器的振动频率环境，管路通过对弯折点的优化设计来错开飞行器的危险共振频率；最后，确保管路能够获得符合动力学特性的管形布局设计；

所述步骤一中，为了确定布局可行域的界限，需要确定A₁和B₁点的坐标，并考虑该接口过渡段的方向，其中，入口A₀的直线引入段方向为n_A，出口B₀直线引出段的方向为n_B，该方向用归一化的列矢量形式表示为：

式中，i,j,k分别表示直角坐标系x，y，z三个轴正向单位矢，(a_A,b_A,c_A)、(a_B,b_B,c_B)分别表示入口和出口直线段的归一化方向，即

则A₁和B₁点的坐标采用向量表示如下：

r_A1＝r_A0+(L_s+R_b)n_A

r_B1＝r_B0-(L_s+R_b)n_B

得到坐标表达式为：

2.根据权利要求1所述三维空间可行域内的管路弯折设计方法，其特征在于：所述步骤二中，布局可行域内的一段式弯折布局方式为，将布局可行域的对角线A₁ B₁采用直线连接。

3.根据权利要求1所述三维空间可行域内的管路弯折设计方法，其特征在于：所述步骤二中，布局可行域内的两段式弯折布局方式：首先确定折弯点C₁坐标为(x_C1,y_C1,z_C1)，然后将A₁、B₁分别与C₁点直线连接，即得到两段式弯曲的管路布局形式。