一种带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法

本发明涉及飞行器设计领域，尤其是一种带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法。

背景技术：

1、随着航空航天的发展，越来越多的飞行器的飞行包线以及飞行领域都开始拓宽。

2、由于一些亚声速飞行器在一些恶劣环境下工作时，常常会受到异物的影响；如沙漠或者海面上飞行时，发动机会吸入一些微小颗粒；同时在高空飞行时，也可能遇到鸟群、冰雹、冰块等外来异物被吸入发动机，易导致发动机性能下降甚至可能发生空中停车，严重威胁飞行安全。因此进气道作为整个推进系统的最前端，在设计时不仅要满足为发动机提供足够质量品质的空气，还要满足排异要求；对排异需求比较大的比较典型的机型有涡桨飞机、倾转旋翼机、无人机等。其对异物排出的方法都是通过排异通道来完成的。由此可见对带有旁通道的亚声速飞机进行到进行合理的设计十分重要。

3、目前对带有旁通道的亚声速飞行器进气道的设计方法，主要有公开号为cn114741779a、cn116579078a的专利申请中所记载的技术方案。

4、但是上述专利申请中所公开的设计方法提出的设计主通道和旁通道采用的多项式曲线控制的方法；由于多项式曲线只要修改参数值，则整个曲线都完全发生改变。这种方法无法实现进气道的局部调整；比如，若只想改变主通道出口段的形变，则这种方法就无法实现，因为一旦改变多项式的参数，整个多项式曲线形变都发生了改变；不但进气道出口处形变发生了变化，而且与旁通道连接处也发生了变化、并且旁通道的控制曲线自由度太低。。

5、对于常规的带旁通道的亚声速进气道；上述方法设计较方便快捷；但是上述方法还存在以下问题：

6、1、由于亚声速飞机进气道设计要考虑发动机内部结构限制；用多项式做中心线同时兼顾多处结构限制。

7、2、上述方法无法做到单独对进气道的距局部形变就行改变。

8、3、无法灵活的控制旁通道的鼓包的位置以及鼓包的高度。

9、固，需要一种新的设计技术方法来对带有旁通道的亚声速进气道进行设计。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法；通过控制非均匀b样条曲线的控制点和节点向量来控制进气道的形变过渡，并且实现可以局部改变进气道形变；满足亚声速飞行器的设计要求。

2、技术方案：一种带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，包含以下步骤：

3、1)将进气道的进口和进气道出口之间的截面进行离散成点集并进行排序，随后求出每个截面上各个点与第一个点之间的距离，以及各个点与第一个点之间连线与水平线之间的角度；所述进气道出口包括主通道出口与旁通道出口；

4、2)根据各截面上点的长度和角度，分别反求出主通道和旁通道的沿程各个截面上的几何型线；

5、3)根据进气道的面积变化规律对主通道和旁通道沿程的各个截面面积进行归一化处理，然后对归一化处理后的各个截面面积其进行缩放以分别形成主通道和旁通道的几何型面；

6、4)根据进气道进口及进气道出口的偏距以及发动机机舱内部的几何限制，布置准均匀b样条的控制点，并对生成控制主通道和旁通道的准均匀b样条曲线进行绘制；

7、5)将调整后的截面进行旋转以垂直于准均匀b样条曲线；

8、6)根据准均匀b样条曲线的型线过渡规律；对各个截面的高度进行调整；

9、7)将主通道型面和旁通道型面进行拼接，相交的部分进行倒圆处理；最终形成带有旁通道的亚声速进气道。

10、有益效果：本发明与现有技术相比，采用了准均匀b样条曲线作为进气道的底边型线，通过准均匀b样条曲线对进气道的主通道和旁通道形状进行控制。并由于准均匀b样条特殊的性质；可以实现通过添加或减少控制点和改变节点矢量的方法对进气道的形变变化趋势进行局部控制，可以灵活的改变进气道的局部形变。

技术特征：

1.一种带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤1)中，对进出口截面上各个离散点与第一个的点之间的距离和各个点与第一个点的连线与水平线之间的角度进行计算：

3.根据权利要求2所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤2)中，主通道和旁通道的沿程截面均有j个；每个截面上共有m个离散点，其中第j个截面上第m个点至第1个点之间的距离表示为：

4.根据权利要求3所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤2)中，反求出几何型线，任意第j个截面上第m个点的坐标(xj，m yj，m zj，m)表示为：

5.根据权利要求4所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤3)中，对进气道各个截面进行缩放先根据面积变化规律求出各个截面的面积值；然后用缩放矩阵对进气道各个截面进行缩放：

6.根据权利要求5所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤4)中，准均匀b样条曲线的控制方法如下：

7.根据权利要求6所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤5)中，旋转过程x坐标始终保持不变，对y，z进行坐标变换；通过平移矩阵和旋转矩阵共同实现；

8.根据权利要求7所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤6)中，对进气道各个截面高度进行调整；由于只有高度上的改变：因此只需要对进气道的主通道和旁通道的各个截面的y值进行改变；

9.根据权利要求8所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤7)中，将以及生成的进气道主通道和旁通道进行拼接处理，主通道的前段和旁通道的前段相互重合，主通道的后段与旁通道的后段在重合位置的末端向不同方向延伸形成分叉；在其重合位置的末端进行修剪体、面倒圆，最终形成带有旁通道的亚声速进气道。

10.根据权利要求3所述的带有旁通道的亚声速飞机进气道通用设计方法，其特征在于，步骤2)中，如出现由于数据点小数保留位数限制而造成计算误差，则采用下面函数对误差进行修正；

技术总结
本发明公开了一种带有旁通道的亚声速飞机进气道的通用设计方法；通过对进出口截面上的离散点的之间的斜率和长度进行控制；完成对进气道进出口形变的控制；并且通过准均匀B样条曲线作为进气道的底边型线，在实现了亚声速飞机进气道进出口的偏距的要求的同时，也满足了发动机结构限制的要求。同时，由于准均匀B样条曲线的性质，该设计方法也可以灵活的改变进气道的局部形变。

技术研发人员：张悦,朱海成,郑高杰,谭慧俊,薛洪超,朱清华
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21