[发明专利]飞行器设计框架生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种飞行器设计框架生成方法及装置，涉及飞行器技术领域，该方法包括：基于预先确定的目标飞行器的总体设计阶段需求，确定需求学科以及各个需求学科之间的依赖关系；针对所述需求学科，确定多个独立的设计部门，并生成所述设计部门的数学模型；基于所述依赖关系，将所述设计部门划分为多个集合，每个所述集合包括一个或多个设计部门，所述多个集合中包括上级集合和下级集合，所述上级集合与所述下级集合之间存在共有参数；基于所述多个集合生成所述目标飞行器的循环设计框架，以便基于所述循环设计框架对所述目标飞行器进行设计。可以实现对生成分布式的设计框架，以便通过分布式的设计，提升设计效率。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种飞行器设计框架生成方法及装置。

背景技术

随着科学技术的发展，先进飞行器的设计制造代表了当前的实力水平。先进材料、先进结构、计算机技术、高效能源等的不断发展为新型飞行器设计提供了可能性。因此，各个大国争相进行先进飞行器的方案论证，以提高飞行器应用能力，如采用组合动力系统RBCC的空天飞机、采用光束能量推进的激光运载器、采用固液火箭发动机的小型运载火箭等。这些预研项目都涉及到概念阶段的总体设计，而设计的好坏直接决定了项目能否上马，甚至决定了整个项目的经费、周期和完成度。这些多级飞行器的共同特点是包含多个动力系统、具有多种结构形式和级数、各级间连接方式或串联或并联或分别串联并联。计算上述的飞行器的概念阶段总体飞行性能参数设计中，多数是各部门(动力、结构等)分别进行计算，形成一个具有确定参数的运载火箭，再加入其他部门(控制、气动)等寻求一条可行的方案弹道。若可以找到，则可以按照此方案进行设计；若未能将有效载荷送入预定轨道，则重新优化得到不同的运载火箭，再次寻找可行方案弹道。这种传统的概念设计阶段总体方案设计方法的根本劣势在于，每一个具有确定参数的运载火箭，就要进行n次优化步数来寻找是否有一条可行方案弹道。假设总的优化步数为m步，则一共需要m×n步迭代完成全部设计，耗时极长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器设计框架生成方法及装置，以缓解了现有技术中存在的设计效率低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种飞行器设计框架生成方法，包括：

基于预先确定的目标飞行器的总体设计阶段需求，确定需求学科以及各个需求学科之间的依赖关系；

针对需求学科，确定多个独立的设计部门，并生成设计部门的数学模型；

基于依赖关系，将设计部门划分为多个集合，每个集合包括一个或多个设计部门，多个集合中包括上级集合和下级集合，上级集合与下级集合之间存在共有参数；下级集合之间或上级集合之间未存在共有参数；

基于多个集合生成目标飞行器的循环设计框架，以便基于所述循环设计框架对所述目标飞行器进行设计。

在可选的实施方式中，基于依赖关系，将设计部门划分为多个集合的步骤，包括：

对设计部门的数学模型中的参数相关性进行一一排查，确定存在共有参数的设计部门；

基于依赖关系，将相互依赖的设计部门划分在一个集合中，并基于存在共有参数的设计部门，设置各个集合的上下级关系。

在可选的实施方式中，多个集合中包括一个上级集合和多个下级集合；上级集合包括弹道设计部门、气动设计部门以及控制设计部门；每个下级集合包括结构设计部门和动力设计部门，每个下级集合对应一个子级推进结构。

在可选的实施方式中，基于多个集合生成目标飞行器的循环设计框架的步骤，包括：

基于每个集合中的设计部门之间的依赖关系，生成集合的内循环框架；

基于多个集合之间的上下级关系，生成集合之间的外循环框架。