[发明专利]一种快速、择优的缝道翼型设计方法

说明书

本发明涉及飞机机翼设计领域，尤其涉及一种快速、择优的缝道翼型设计方法，包括如下步骤：步骤一，缝道形状设计：包括缝道形状参数化、缝道形状求解及缝道形状优化；步骤二，缝道参数设计：根据缝道形状优化设计结果，选取设计结果最优、同时满足约束条件的缝道形状作为缝道参数设计的输入，缝道参数设计包括缝道襟翼坐标变换和缝道参数优化。本发明通过全自动化流程的设计，能够实现从海量样本点中快速筛选出缝道形状和缝道参数组合的最优设计方案，实现了缝道翼型的快速、择优设计，具有较高的工程使用价值。

技术领域

本发明涉及飞机机翼设计领域，尤其涉及一种快速、择优的缝道翼型设计方法。

背景技术

飞机机翼的气动力设计，一方面要考虑高速飞行性能，另一方面在起飞和着陆时，又要尽可能降低飞行速度，缩短滑跑距离，以最小的巡航性能损失来达到要求的场域性能，这不仅要求起飞时有最大的升力系数，还要求有较高的升阻比，而着陆时要求有较大的升力系数，同时气动阻力最大，因此，必须在机翼上设计可以活动的机翼，即增升装置。具有缝道效应的增升装置是利用主翼和襟翼之间的气流加速原理，在襟翼上产生新的边界层，使襟翼上的附着流能保持到很大的襟翼偏角，因此，这种带缝道的襟翼比简单襟翼能产生大得多的升力增量，民机大多采用这种襟翼形式。

缝道翼型是缝道襟翼的二维剖面形状，缝道翼型性能的好坏直接影响到襟翼的增升效果。影响缝道翼型性能的主要参数有缝道形状、缝道参数(包括襟翼偏角(FlapDeflection)、缝道宽度(Gap)及缝道搭接量(Overlap))。目前的缝道翼型设计大多数是对缝道参数(包括襟翼偏角、缝道宽度、缝道搭接量)进行设计，即缝道形状固定，每个缝道参数选取2～3个样本点，通过外形生成、网格划分、流场仿真，根据仿真结果最终筛选出气动性能较好的方案，其所对应的缝道翼型参数即为所对应的缝道翼型参数。这种方法缺少缝道形状的设计及缝道参数的敏感性分析，无法筛选出性能较优的缝道翼型，且每种外形都要手动进行网格划分及数值模拟，过程较为繁琐、耗时较长，不利于型号设计使用。同时，近几年国内外针对大飞机的一些设计资料及相关文献都提到了缝道形状设计及缝道形状与缝道参数组件设计的重要性。

针对缝道翼型设计，目前公开的有西北工业大学的专利公布号为CN201510182441.2、名称为《基于多学科的飞机增升装置高低速综合优化设计方法》的发明专利，该专利公布了增升襟翼的气动与结构多学科优化设计方法。随着无人/有人机市场的快速发展，迫切需要提出一种设计结果最优、设计周期最短的缝道翼型缝道形状和缝道参数组合设计方法，为进一步提升产品的市场竞争力增加筹码。

发明内容

为了解决现有缝道翼型设计方法在缝道形状和缝道参数组合设计方面的不足及设计样本点少、设计周期长的问题，本发明提供了一种快速、择优的缝道翼型设计方法，其采取的技术方案如下：

一种快速、择优的缝道翼型设计方法，包括如下步骤：

步骤一，缝道形状设计：包括缝道形状参数化、缝道形状求解及缝道形状优化；

步骤二，缝道参数设计：根据缝道形状优化设计结果，选取设计结果最优、同时满足约束条件的缝道形状作为缝道参数设计的输入，缝道参数设计包括缝道襟翼坐标变换和缝道参数优化。

进一步地，所述步骤一中的缝道形状参数化具体为：

选用NURBUS曲线对带缝道翼型的缝道形状进行参数化；