[发明专利]一种高超声速飞行器机体与内收缩进气道综合建模方法

摘要

本发明提供一种高超声速飞行器机体与内收缩进气道综合建模方法，包括以下步骤(1)建立直角坐标系，构建原准飞行器机体表面网格；(2)将飞行器各部件进行分块参数化表达处理，生成各部件的几何外形；(3)各部件几何位置进行组合，对各部件连接处进行光顺处理(4)根据进气道安装位置切割飞行器前体的上、下表面，并构建进气道曲面形面；(5)重建机身上下表面的进气道包络面，完成飞行器机身与进气道的综合建模；本方法体现了进气道系统的几何形面对整个高超声速飞行器完整机身构型的影响，建模过程中使用控制变量少且可以根据气动特性灵活调整，总体表达精度高。

主权项

一种高超声速飞行器机体与内收缩进气道综合建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、按照给定的原准飞行器几何外形和各总体设计参数建立直角坐标系，机身轴线方向为x方向，翼展方向为y方向，飞行器高度方向为z方向，确定直角坐标系表达方式，构建原准飞行器机体表面网格；步骤(2)、将飞行器各部件进行分块参数化表达处理，生成各部件的几何外形；针对每一块部件进行表达参数的求解，求解过程中将各量单位化表达，单位化方法为其中xR,xL为曲面块在x‑y平面上x方向的边界，yU,yD为曲面块在x‑y平面上y方向的边界；采用类别形状函数法进行飞行器曲面表达；使用单位化的ψ，η表达z方向的无量纲坐标ζ，表达式为为类型函数，N1与N2定义几何外形的类别，其具体形式为和为两方向的Bernstein多项式函数，bi,j所构成的矩阵为所求的曲面控制参数，x、y是建模时部件的x方向的坐标和y方向的坐标，z是z方向坐标，Nx、Ny是建模时x和y方向控制变量的个数，Nx、Ny等于采用的Bernstein多项式函数的阶数；当特征方向为y方向时，z坐标的变换关系为zU与zD分别是曲面块位于yU与yD边界处轮廓线的z坐标，依据上式完成z方向的无量纲量向有量纲量的转换，生成各部件的几何外形；步骤(3)、各部件外形完成后，根据各部件几何位置进行组合，微调曲面控制参数，对各部件连接处进行光顺处理，构建满足总体设计要求的各部件几何形状；机身前体与后体部件的光顺处理，前体曲面和后体曲面的控制参数求得之后，将后体表面控制参数矩阵bi,j中确定前后两表面连接线的那一列参数替换为前体表面控制参数中确定前后两表面连接线的那一列参数，通过调整后体表面使两表面的连接处完全一致；机翼与机身连接面的光顺处理，控制机翼机身连接面bi,j矩阵中，最上边的两行表达与机身连接的连续性条件和导数条件，最下边的两行表达与机翼连接的连续性条件和导数条件，矩阵中其余参数使用平均插值得到；步骤(4)、确定进气道安装位置控制点和机身前缘压缩角α，根据进气道安装位置切割飞行器前体的上、下表面，提取预估唇口形状曲线；并构建进气道曲面形面；步骤(5)、由进气道安装位置控制点与飞行器外形轮廓切割线构成控制线，再结合进气道唇口前缘线借助NURBS曲面造型中的Coons曲面构建方法重建机身上下表面的进气道包络面，完成飞行器机身与进气道的综合建模。