[发明专利]用于复合材料性能预测的升力体标模设计方法及飞行器

说明书

本发明公开了用于复合材料性能预测的升力体标模设计方法及飞行器，包括步骤：步骤一，根据给定的约束条件确定飞行器的上下表面轮廓线，先设计上轮廓线，上下表面轮廓线关于x轴对称；步骤二，根据飞行器设计的长度，宽度和头部球面切角确定左右宽度轮廓线，先设计左轮廓线，左右轮廓线关于x轴完全对称；步骤三，设计底部截面曲线；步骤四，设计底部截面曲线完成后，设计截面曲线；步骤五，设计截面曲线后，设计截面曲面；步骤六，设计头部曲面；步骤七，将步骤五、步骤六得到的曲面分别关于y轴、z轴对称，至此完成了x截面处曲线设计，生成该飞行器外形等；本发明利于对复合材料的性能预测方法进行考核及改进等。

技术领域

本发明涉及飞行器的气动布局设计技术领域，更为具体的，涉及一种用于复合材料性能预测的升力体标模设计方法及飞行器。

背景技术

随着新一代飞行器向长航时、复杂构型、更高飞行速度等趋势的发展，对飞行器热安全及热可靠性都提出了更苛刻的要求，基于新型复合材料的防热/承载一体的非烧蚀热防护系统正成为新一代高超声速飞行器的新特点。因此掌握新型复合材料的宏/细观性能，发展其服役过程的材料力、热学特性及损伤演化行为预测方法，建立材料/结构的热安全精细化评估方法，对促进防热复合材料、防热结构的创新和飞行器的跨越发展，具有重要的科学意义及应用价值。

但是复合材料热效应的跨尺度性能预测方法所包含的模型机理十分复杂，仅依靠单一研究手段难以克服工程实际中遇到困难，需要设计特定的标模飞行外形开展研究，并结合理论分析、数值模拟、风洞实验等多种手段针对标模外形展开综合研究，从而利用多种手段的研究结果对复合材料的性能预测方法进行考核及改进。而对适用于防热复合材料性能预测模型考核的标模气动布局的设计而言，主要存在以下关键需求：（1）首先标模外形要具备当前高速飞行器典型特征，使得研究对象具备代表性，同时为了满足三种手段对比研究的简便性，飞行器的构型特征必须是典型飞行器的简化；（2）为了便于风洞实验和飞行试验过程中对防热材料性能的考核，飞行器表面整体构型特征必须平整，从而能够将片状防热材料较为容易地安装在飞行器表面，同时可以对传感器进行布置；（3）为了保证飞行试验过程中仪器的装填以及传感器的装填，飞行器不能过于扁平，需要有大的装填。（4）在风洞及飞行试验过程中，考虑传感器测量的误差随机性，为了保证飞行数据的可用性，飞行器需要具备对称的试验区域作为对比验证研究，以对风洞数据及飞行数据进行对比分析。

为了解决上述关键问题，本发明提出了一种新的适用于复合材料性能预测考核的升力体标模设计方法及飞行器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用于复合材料性能预测的升力体标模设计方法及飞行器，可以满足背景技术中提出的需求，相比于传统设计方法该方法可以具备完整的解析设计，且设计出的外形更简洁，结构更简单，利于对复合材料的性能预测方法进行考核及改进等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

用于复合材料性能预测的升力体标模设计方法，包括：

步骤一，根据给定的约束条件确定飞行器的上下表面轮廓线，先设计上轮廓线，且上下表面轮廓线关于x轴对称；

步骤二，根据飞行器设计的长度，宽度和头部球面切角确定左右宽度轮廓线，先设计左轮廓线，且左右轮廓线关于x轴完全对称；

步骤三，设计完成左右轮廓线后，设计底部截面曲线；

步骤四，设计底部截面曲线完成后，设计截面曲线；

步骤五，设计截面曲线后，设计截面曲面；

步骤六，设计头部曲面；

步骤七，将步骤五、步骤六得到的曲面分别关于y轴、z轴对称，至此完成了x截面处曲线设计，生成该飞行器外形。

进一步地，在步骤一中，包括步骤：