[发明专利]采用背撑发动机翼身融合布局的短舱-机体匹配设计方法

摘要

一种采用背撑发动机翼身融合布局的短舱‑机体匹配设计方法，针对短舱‑机体之间的流动干扰问题，通过对布局原始构型进行机体修型，改变短舱与机体间的流动通道，避免产生强激波及流动分离，提升全机的气动性能，包括纵向匹配设计，展向匹配设计和机体成型设计三个方面。纵向匹配设计在原始构型短舱纵向对称平面进行，通过对当地机体上表面的剖面型线进行修改，避免先收缩后扩张的流动通道形成。展向匹配设计则在所选取的展向剖面内进行，其目的在于使三维空间保持二维纵向设计的通道特征。最后，在前两步的基础上构造新的修型机体。本方法可以显著提高构型的气动性能，相对于通常采用的气动优化方法，可节约设计时间与成本，工程实用性高。

主权项

1.一种采用背撑发动机翼身融合布局的短舱‑机体匹配设计方法，其特征在于，具体过程是：步骤一，短舱与机体的纵向匹配设计：选择原始构型短舱纵向对称平面，在该平面内进行纵向匹配设计：所述短舱与机体的纵向匹配设计的具体过程是：第一步，选取短舱下表面型线，所述短舱下表面型线在短舱中轴线上的正投影长度L为0.4L0～0.5L0，且该投影的中点与短舱横截面半径最大点在短舱中轴线上的正投影重合，所述的L0为短舱长度；第二步，将确定的短舱下表面型线在短舱纵向对称平面内向下平移至原始机体上表面型线的下方，得到位于短舱纵向对称平面内的新机体上表面基准纵向型线，并且该短舱下表面型线的平移方向垂直于短舱中轴线；所述短舱下表面型线的平移距离H2为H1+0.15L～H1+0.2L；所述的H1为所选取的短舱下表面型线在平移过程中全部位于原始机体型线以下时的平移距离；第三步，通过样条曲线使得到的新机体上表面基准纵向型线与原始机体在短舱纵向对称平面内的上表面型线光滑过渡，分别得到前过渡曲线和后过渡曲线；所述前过渡曲线在短舱中轴线上的正投影长度为L1，L1＝3L～4L；后过渡曲线在短舱中轴线上的正投影长度为L2，L2＝2L～3L；所述的前过渡曲线的一端与原始机体的上表面型线相切，另一端与所述新机体上表面基准纵向型线相切；所述的后过渡曲线的一端与原始机体的上表面型线相切，另一端与所述新机体上表面基准纵向型线相切；由所述新机体上表面基准纵向型线、前过渡曲线和后过渡曲线共同构成了纵向修型区；由所述新机体上表面基准纵向型线、前过渡曲线、后过渡曲线和纵向修型区外原始机体上表面型线共同构成了在短舱纵向对称平面内的新机体上表面型线；步骤二，短舱与机体的展向匹配设计：分别选取得到的新机体上表面基准纵向型线前端点，后端点以及两端中点处的展向剖面，在各所述展向剖面内分别进行展向匹配设计，各所述的展向剖面均垂直于短舱中轴线；所述短舱与机体的展向匹配设计的具体过程是：第一步，在各所述展向剖面内，以短舱展向剖面中心点O为圆心，短舱外圆周半径与平移距离H2之和为半径作圆，得到该圆位于原始机体下方的圆弧ST；所述圆弧ST的两端在原始机体上表面展向型线上；将圆弧ST通过短舱纵向对称平面分为远离机体对称面的外侧圆弧和靠近机体对称面的内侧圆弧；所述外侧圆弧为SU，所述内侧圆弧为TU；以所述内侧圆弧TU与外侧圆弧SU的邻接点U为端点，分别取内侧圆弧TU的1/2弧段UY和外侧圆弧SU的1/2弧段UX，并使所述的弧段UY与弧段UX构成弧线XY，该弧线XY为剖面内的新机体基准展向型线；所述的邻接点U为短舱纵向对称平面与圆弧ST的交点；第二步，在各所述展向剖面内，通过样条曲线对弧线XY及原始机体上表面型线进行过渡，分别得到远离机体对称面的外侧过渡曲线和靠近机体对称面的内侧过渡曲线；所述外侧过渡曲线为VX，所述内侧过渡曲线为WY；所述外侧过渡曲线的端点V为第一步所作圆上与机体对称面距离最远的点P在机体上的投影；所述内侧过渡曲线的端点W为第一步所作圆上与机体对称面距离最近的点Q在机体上的投影；各所述投影的方向均平行于短舱纵向对称平面；所述外侧过渡曲线VX在V点与原始机体上表面展向型线相切；所述内侧过渡曲线WY在W点亦与原始机体上表面展向型线相切；所述外侧过渡曲线VX在X点与剖面内的新机体基准展向型线XY相切；所述内侧过渡曲线WY在Y点亦与剖面内的新机体基准展向型线XY相切；在各展向剖面内，由所述弧线XY、外侧过渡曲线VX和内侧过渡曲线WY共同构成了剖面内的展向修型区；由所述弧线XY、外侧过渡曲线VX、内侧过渡曲线WY，以及展向修型区外原始机体上表面型线共同构成了在各展向剖面内的新机体上表面展向型线；步骤三，机体成型设计：在上述纵向和展向匹配设计的基础上，构造新的半模机体上表面，所述的新的半模机体上表面由5条纵向截面控制线与7条展向引导线构成；所述的5条纵向截面控制线分别是机体对称面处原始机体上表面型线、短舱上与机体对称面距离最近的点所在的纵向平面与原始机体上表面的交线、短舱纵向对称平面处新机体上表面型线、短舱上与机体对称面距离最远的点所在的纵向平面与原始机体上表面的交线、机体与过渡段交界面上的原始机体上表面型线；所述的7条展向引导线分别是原始机体前缘线、前过渡曲线前端点处的展向引导线、新机体上表面基准纵向型线前端点处的展向引导线、新机体上表面基准纵向型线两端之间的展向引导线、新机体上表面基准纵向型线后端点处的展向引导线、后过渡曲线后端点处的展向引导线、原始机体后缘线；通过所述纵向截面控制线及展向引导线,以生成放样曲面的方式构造半模的新机体上表面；最后，通过对半模机体进行对称，生成全机机体。