[发明专利]一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法

权利要求书

1.一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法，其特征在于，构建高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局，所述高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局，包括由前体侧缘轮廓曲线（1）、纵向对称面轮廓曲线（2）和前体末端横截面轮廓曲线（3）组成的乘波前体；其中，纵向对称面轮廓曲线（2）是在外压缩流场中前体侧缘轮廓曲线（1）对称面处离散点获取的追踪流线，前体末端横截面轮廓曲线（3）是在外压缩流场中由前体侧缘轮廓曲线（1）各离散点追踪流线在末端截止后形成的拟合曲线；

包括设于前体侧缘轮廓曲线（1）末端的进气道与前体交点（8）、与进气道与前体交点（8）连接的进气道入口型面（5）、与进气道入口型面（5）连接的进气道入口型面虚拟流管（7），进气道与前体交点（8）连接有前体/进气道交点追踪流线（9），前体/进气道交点追踪流线（9）连接有进气道压缩面（10）；其中，进气道压缩面（10）由在Buseman流场中获取各离散点的追踪流线建立；

通过前体/进气道交点追踪流线（9）的角度和/或位置，能实现进气道压缩面（10）与前体侧缘轮廓曲线（1）的光滑过渡；

包括以下步骤：

S1，根据容积约束，初步确定飞行器的头部和机身的外形特征和尺寸；再根据飞行航程需求，确定升阻比、发动机推力和燃料质量；

S2，生成初始的前体侧缘轮廓曲线（1）、外压缩流场，结合前体侧缘轮廓曲线（1），通过流线追踪生成乘波前体下表面；前体末端横截面轮廓曲线（3）的背风面形状通过CST曲线控制，并与前体侧缘轮廓曲线（1）结合生成乘波前体上表面；

S3，构建内流流场；

S4，定义内流的流场区域半径，并对步骤S3生成的内流流场进行截取，获取圆柱形内流场，保证流场的Buseman流场入口轮廓（4）与进气道与前体交点（8）重合，以圆心与进气道与前体交点（8）的相对位置作为设计变量；

S5，基于升/重平衡和操/稳需求，确定翼/舵的形状、尺寸和位置分布，生成内转进气的高升阻比一体化飞行器气动布局。

2.根据权利要求1所述的一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法，其特征在于，步骤S2中，利用如下二次曲线，生成初始的前体侧缘轮廓曲线（1）：

；

其中，x为机身纵向位置的参数变量，y为侧向宽度方向位置的参数变量，a、b、c、d、e、f为方程对应各项的系数，a、b、c、d、e、f由飞行器最大宽度和长度确定。

3.根据权利要求1所述的一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法，其特征在于，步骤S2中，基于Taylor-Maccoll方程生成外锥流场；步骤S3中，基于Taylor-Maccoll方程构建内流流场；Taylor-Maccoll方程如下：

；

其中，表示圆锥射线的速度分量,表示射线与圆锥轴线的夹角,表示比热比,表示来流最大马赫数。

4.根据权利要求1所述的一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法，其特征在于，步骤S2中，前体末端横截面轮廓曲线（3）的背风面形状通过下式的CST曲线控制：

；

其中，表示曲线纵向位置相对值,表示CST曲线函数,表示类别函数,表示形状函数,是类别函数第一项的指数，是类别函数第二项的指数，和定义几何外形的类别,i表示Bernstein多项式中的指数,n表示Bernstein多项式阶数,表示引入的权重因子,表示组合数。

5.根据权利要求1所述的一种高升阻比吸气式飞行器一体化气动布局的构建方法，其特征在于，步骤S3中，根据发动机推力需求，初步明确发动机的进气量，进而得到进气道的进气面积参数，构建出异型的进气道入口型面（5），保证进气道入口型面（5）与前体侧缘轮廓曲线（1）形成进气道与前体交点（8），进气道入口型面（5）沿来流方向向后拉伸生成进气道入口型面虚拟流管（7）。