[发明专利]高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法及系统

权利要求书

1.高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，沿前体母线的线程设定n个控制点A₁,A₂,…,A_n，n≥3，其中，第一个控制点A₁与第n个控制点A_n分别位于前体母线的两端；

步骤2，根据控制点A₁,A₂,…,A_n的坐标以及预设的节点矢量与前体母线的次数获得前体母线，并根据前体母线获得三维前体；

步骤3，将三维前体生成网格后进行循环仿真，在满足约束条件的前提下采用优化算法调节所有控制点A₁,A₂,…,A_n中至少一个控制点的坐标直至仿真优化目标达到收敛，所述约束条件包括激波不脱体约束、母线曲率约束与长径比约束，所述优化目标为前体的升阻比和容积效率。

2.根据权利要求1所述高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，步骤3中，满足激波不脱体约束的具体过程为：

由斜激波公式，根据来流马赫M求取前体在来流马赫为M的最大激波角β_m：

式中，γ表示比热比；

根据Taylor-Maccoll公式来流马赫M与最大激波角β_m求取前体对应的最大圆锥半顶角θ_m；

调节控制点A₁的坐标和/或控制点A₂的坐标直至线段A₁A₂与前体轴线之间的夹角θ_cone小于最大圆锥半顶角θ_m即满足激波不脱体约束。

3.根据权利要求1所述高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，步骤3中，满足母线曲率约束的具体过程为：调节控制点A_n-1的坐标和/或控制点A_n的坐标以使前体末端的切线水平即满足母线曲率约束。

4.根据权利要求1所述高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，步骤3的具体过程为：

步骤31，根据步骤2中的三维前体生成网格，随后生成的网格导入仿真软件进行循环仿真；

步骤32，在前体的升阻比和容积效率满足收敛条件时停止循环，并输出前体的最终构型。

5.根据权利要求4所述高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，步骤32还包括：

在前体的升阻比和容积效率不满足收敛条件时，则在满足约束条件的前提下通过优化算法获取新的控制点位置以调节所有控制点A₁,A₂,…,A_n中至少一个控制点的坐标后返回步骤2。

6.根据权利要求5所述高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计方法，其特征在于，所述优化算法为NSGA-II算法。

7.高超声速飞行器轴对称构型前体的优化设计系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。