[发明专利]一种考虑运动轨迹的增升装置优化设计方法

摘要

本发明公开了一种考虑运动轨迹的增升装置优化设计方法，具体步骤为：第一步，在二维翼型的基础上进行二维增升装置气动外形设计；第二步，进行二维运动机构运动轨迹设计；第三步，获得起飞与着陆状态下气动外形及其翼型的缝道参数；第四步，计算增升装置二维气动力；第五步，增升装置缝道参数优化，重复第二步至第四步，对满足起飞与着陆气动性能要求的运动机构的几何参数以及翼型偏角数进行寻优，直至获得最优结果。本发明通过模拟增升装置运动机构整个轨迹曲线来获得起飞构型与着陆构型缝道参数，在保证轨迹实现的基础上能够实现增升装置起飞构型与着陆构型的同步优化设计。

主权项

一种考虑运动轨迹的增升装置优化设计方法，其特征在于，具体步骤为：第一步，进行二维增升装置气动外形设计：采用Bezier曲线对增升装置曲面外形进行设计；第二步，在步骤一曲面外形基础上，进行二维增生装置运动轨迹设计：建立运动表达式并根据其位移方程获得相应的运动轨迹；在二维坐标系中建立A点的坐标：$\left\{\begin{array}{c}{x}_A=L_1+{\cos \mathrm{\α}}_1\\ y_A=L_1+{\sin \mathrm{\α}}_1\end{array}\right.$建立B点的坐标：$\left\{\begin{array}{c}{x}_B=v/(1+a^2)\\ y_E={\mathrm{ax}}_B+b\end{array}\right.,$V＝(x_A+ay_A‑ab)A、B的连线与X轴的夹角为：${\mathrm{\α}}_2=\arctan \left(\frac{y_B-y_A}{x_B-x_A}\right)$翼型的偏角为：δ_flap＝α₂‑α₂₀当翼型偏转时，翼型上任一点的位置坐标为：flap_rot＝[M]flap₀$\left[M\right]-\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}& -\sin {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}& x_{\mathrm{Brot}}-x_{B0}\cos {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}+y_{B0}\sin {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}\\ \sin {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}& \cos {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}& y_{\mathrm{Brot}}-x_{B0}\sin {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}-y_{B0}\cos {\mathrm{\δ}}_{\mathrm{flap}}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$根据以上表达式，在OA、AB的长度L1、L2及其初始位置信息以及滑轨B的几何信息已知的情况下，即可获得运动过程中随翼型偏角变化的翼型坐标，即运动轨迹，该轨迹为偏角的函数；第三步，获得起飞与着陆状态下气动外形及其翼型的缝道参数：根据第二步中运动轨迹的函数，输入起飞、着陆状态翼型的偏角，得到起飞与着陆状态下增升装置翼型的坐标位置并求出搭接量与缝道宽度，从而得到起飞、着陆状态下的气动外形；翼型搭接量为翼型后缘与翼型前缘水平方向坐标值之差，缝道宽度为翼型后缘到主翼或缝翼的最小距离；第四步，计算增升装置二维气动力：求解Navior‑Stokes方程得到增升装置二维起飞、着陆构型气动力数据，气动力数据包括升力系数、阻力系数、力矩系数以及升阻比；第五步，增升装置缝道参数优化：重复第二步至第四步，对满足起飞与着陆气动性能要求的运动机构的几何参数以及翼型偏角数进行寻优，直至获得最优结果。