[发明专利]一种飞机内管道型面设计方法

摘要

本发明涉及飞机管道技术领域，尤其涉及一种飞机内管道型面设计方法，首先通过预先设定的内管道入口的长半轴、上短半轴、下短半轴、截面总面积计算出管道出口的长半轴、上短半轴、下短半轴、截面总面积，然后通过上一步的计算结果来计算各中间截面的横坐标形状指数、纵坐标形状指数、宽高比、上下短半轴高度比、截面总面积，最后计算出各中间截面的长半轴、上短半轴、下短半轴，并利用上述计算结果通过非对称超椭圆方程组构造出内管道入口、出口、中间截面的曲线形状，保证曲面高阶连续，省去了构造内管道曲率和曲线长度的时间，提高了型面设计效率。

主权项

1.一种飞机内管道型面设计方法，其特征在于，所述内管道的截面包括均为轴对称图形的管道入口截面、管道出口截面以及中间截面，所述内管道的截面的曲线形状是基于下面公式(1)中的非对称超椭圆方程组构造的；公式(1)中x、y分别为所述内管道中某截面曲线的横坐标、纵坐标，f(x,y)为关于x和y的函数，m、n分别为内管道中某截面曲线的横坐标形状指数、纵坐标形状指数，a、b1、b2分别为内管道中某截面的长半轴长度、上短半轴长度、下短半轴长度；所述型面设计方法包括如下步骤：步骤一，通过预先设定的管道出口截面的宽高比C出和上下短半轴高度比H出，计算出管道出口截面的出口长半轴长度a出、出口上短半轴长度b出1、出口下短半轴长度b出2之间的比例关系，所述比例关系如公式(2)和公式(3)所示；公式(2)中C为宽高比，公式(3)中H为上下短半轴高度比，通过预先设定的管道入口截面面积S入以及管道出口截面面积S出与S入的面积比P，计算管道出口截面面积S出；步骤二，将步骤一中的比例关系和管道出口截面面积S出代入下面公式(4)至公式(7)，并通过预先设定的管道出口截面的横坐标形状指数m出和纵坐标形状指数n出，计算b出2的值，再将b出2代入步骤一中的比例关系，计算a出和b出1的值；Se1＝2·a出·b出1  (4)；Se2＝2·a出·b出2  (5)；S出＝K出(Se1+Se2)  (7)；公式(4)中Se1是以管道出口截面椭圆的x轴上两个顶点的切线和y轴上两个顶点的切线为边所围成的矩形的上部分面积，公式(5)中Se2是以管道出口截面椭圆的x轴上两个顶点的切线和y轴上两个顶点的切线为边所围成的矩形的下部分面积，公式(6)中K出为管道出口截面的面积修正参数，y出为内管道出口截面曲线的纵坐标；步骤三，在内管道入口截面与出口截面之间按轴线方向等距地选取t个均与内管道出、入口截面平行的截面，通过下面公式(8)的横坐标形状指数变化规律计算第i个截面的横坐标形状指数m(zi)，通过下面公式(9)的纵坐标形状指数变化规律计算第i个截面的纵坐标形状指数n(zi)，通过下面公式(10)的截面总面积变化规律计算第i个截面的总面积S(zi)，通过下面公式(11)的宽高比变化规律计算第i个截面的宽高比C(zi)，通过下面公式(12)的上下短半轴高度比变化规律计算第i个截面的上下短半轴高度比H(zi)；公式(8)至公式(12)中，L为预先设定的内管道总长度，A为第一变化系数，B为第二变化系数，C为第三变化系数，zi为管道入口截面到第i个截面之间的垂直距离，i的取值范围为1≤i≤t，m入为预先设定的管道入口截面的横坐标形状指数，n入为预先设定的管道入口截面的纵坐标形状指数，C入为管道入口截面的宽高比，其可通过将预先给定的入口长半轴a入、入口上短半轴b入1和入口下短半轴b入2带入公式(2)中求得，H入为管道入口截面的上下短半轴高度比，其可通过将所述入口上短半轴b入1和入口下短半轴b入2带入公式(3)中求得；步骤四，将步骤三中计算得出的t个截面中的横坐标形状指数、纵坐标形状指数、总面积、宽高比、上下短半轴高度比代入步骤二中的公式(4)至公式(7)中，计算所述t个截面中各截面的长半轴长度、上短半轴长度、下短半轴长度；步骤五，根据步骤三和步骤四中计算出的各个截面的横坐标形状指数、纵坐标形状指数、长半轴、上短半轴、下短半轴，通过公式(1)中的方程组构造所述各个截面的曲线，并通过制图软件将所述曲线连接形成曲面。