一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法，涉及高超声速飞行器空气动力学领域，包括步骤：S1、计算前体进气道的各单项性能指标；S2、对S1的各单项性能指标无量纲处理，得到综合性能评价指标因子；S3、由S2的综合性能评价指标因子计算前体进气道一体化综合性能的评价指标；S4、通过S3的综合性能评价指标对前体进气道选型及择优。本发明专利技术将前体进气道各单项指标组合形成的单个综合指标，可全面反映前体进气道一体化综合性能，且同时综合体现进气道的压缩能力、总压恢复能力、捕获能力、阻力大小、抗反压能力，对评价前体进气道一体化综合性能具有重要意义，适用于同类前体进气道的优化选型及不同类前体进气道的对比择优。择优。择优。

【技术实现步骤摘要】
一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法


[0001]本专利技术涉及高超声速飞行器空气动力学
，更具体地说，它涉及一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法。

技术介绍

[0002]机体推进一体化技术是高超声速领域的关键技术之一，前体进气道技术是机体推进一体化技术的核心技术之一。目前比较实用的前体进气道一体化技术主要包括前体技术与进气道技术以及二者的一体化技术，而前体包括升力体前体、轴对称前体、异型前体等不同类，进气道包括二元进气道、三维进气道等不同类，这些前体与进气道的一体化设计后则出现各类不同的前体进气道一体化构型。如何比较不同类前体进气道一体化的综合性能的问题将浮出水面。同时，对于同一种类的前体进气道一体化技术，在参数化设计过程中，如何合理评价不同参数下的前体进气道一体化构型的综合性能，同样值得业界关注。由此可见，给出一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法，不仅是同类前体进气道优化选型的需要，也是不同类前体进气道择优使用的需要。
[0003]现有技术中，任意一个单项性能指标如进气道压缩能力、进气道总压恢复能力、抗反压能力等都无法全面表征前体进气道的综合性能，缺少一种全面反映前体进气道一体化综合性能的方法。国防科技大学航天与材料工程学院的吴先宇等人通过对各单项性能指标进行加权定义构造了一个目标函数，是反映前体进气道一体化综合性能的一种有益尝试。只是文中的目标函数一方面只是考虑了前体进气道的总压恢复系数、流量系数、阻力系数、压升比，没有考虑抗反压能力而在全面性上有所欠缺，同时在对前体进气道单项性能指标进行加权时，权重值选取缺乏依据，而且目前业界对权重值也尚未形成共识，因此这样构造的目标函数难以真实准确体现前体进气道一体化综合性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法，通过对前体进气道各单项性能指标进行无量纲处理并进行组合，得到前体进气道一体化综合性能的评价指标，根据前体进气道一体化综合性能的评价指标对前体进气道进行优化选型及对比择优。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法，包括以下步骤：S1：计算前体进气道的各单项性能指标；其中，S1所述的前体进气道的各单项性能指标包括前体进气道压缩后的总压、压缩后的马赫数、进气道的捕获流量、进气道的最大可抗反压和前体进气道的阻力；S2：对S1的各单项性能指标无量纲处理，得到综合性能评价指标因子；
其中， S2所述的各单项性能指标无量纲处理的具体步骤是：S21：已知来流总压，根据S1中的前体进气道压缩后的总压，通过下式获得进气道的总压恢复系数：；S22：已知来流马赫数，根据S1中压缩后的马赫数，获得前体进气道的马赫数压缩比；S23：已知入口流量，根据S1中的进气道的捕获流量，通过下式获得前体进气道的流量系数：；S24：已知来流总压，根据S1中前体进气道的最大可抗反压，获得前体进气道的抗反压能力；S25：已知来流速度，根据S1中前体进气道的捕获流量和前体进气道的阻力，以及S23中前体进气道的流量系数，通过下式获得前体进气道的阻力系数：；S3：由S2得到的综合性能评价指标因子计算前体进气道一体化综合性能的评价指标，即：，其中为综合性能评价指标，为综合性能评价指标因子，为的乘积，是第个因子的序号，是综合性能评价指标的因子数目；S4：通过S3的综合性能评价指标对前体进气道选型及择优；其中，S4所述的对前体进气道选型及择优的具体步骤为：S41：根据S3所述的综合性能评价指标获得前体进气道一体化综合性能，综合性能评价指标越大，前体进气道一体化综合性能越好，综合性能评价指标越小，前体进气道一体化综合性能越差；S42：根据前体进气道一体化综合性能的优劣，对不同类前体进气道一体化方案进行对比，选择综合性能最好的方案作为不同类前体进气道一体化最优方案；S43：根据前体进气道一体化综合性能的优劣，对同类前体进气道不同设计参数时的构型进行优化选型，选择综合性能最好的构型作为同类前体进气道不同设计参数时的最优构型。
[0006]进一步的：所述S3中计算前体进气道一体化综合性能的评价指标时，综合性能评价指标因子的计入方法具体包括以下步骤：S31：采用控制变量法对S2所述的综合性能评价指标因子分别进行影响规律分析，
当S3所述的前体进气道一体化综合性能评价指标随S2中的某一个综合性能评价指标因子的增加而单调递增时，则直接采用该综合性能评价指标因子作为前体进气道综合性能评价指标因子，计算前体进气道一体化综合性能评价指标；S32：采用控制变量法对S2所述的综合性能评价指标因子分别进行影响规律分析，当S3所述的前体进气道一体化综合性能评价指标随S2中的某一个综合性能评价指标因子的增加而单调递减时，则采用该综合性能评价指标因子的倒数作为前体进气道综合性能评价指标因子，计算前体进气道一体化综合性能评价指标。
[0007]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、解决了各单项性能指标无法全面衡量和体现前体进气道综合性能的问题；2、避免了构造目标函数时权值选取依靠经验判断而非理论依据，目标函数不能真实体现前体进气道一体化综合性能的技术问题；3、可以对同类前体进气道优化选型；4、可以对各类不同的前体进气道一体化方案对比择优；5、本专利技术技术方案与检索到的对比文件《基于替代模型的高超声速前体进气道一体化优化》相比，存在以下技术区别：1）计算前体进气道一体化综合性能评价指标的时候，没有给进气道的单项性能指标设置权重，而是对各单项性能指标无量纲化处理后相乘得到前体进气道一体化综合性能的评价指标；后者在构建目标函数时，对单项性能指标设置了权重，权重的设置依靠的是经验而无理论支撑且业界对权重值也尚未形成共识数据，通过对单项性能指标加权平均构造目标函数；2）本专利技术技术方案计算前体进气道一体化综合性能评价指标的时候，对引起进气道综合性能下降的因子取倒数后作为新的因子用于构建前体进气道一体化综合性能评价指标；后者在构建目标函数时，对引起进气道综合性能下降的因子设置负值权重进行加权平均，这种设置负值权重尚无理论依据；3）本专利技术技术方案计算前体进气道一体化综合性能评价指标的时候，考虑了前体进气道的总压恢复系数、马赫数压缩比、流量系数、进气道的抗反压能力、阻力系数；而后者在构造目标函数时只考虑了前体进气道的总压恢复系数、流量系数、阻力系数、压升比，前者的马赫数压缩比通过变形可以推导出后者的压升比，但后者没有考虑抗反压能力而在性能指标全面性上有所欠缺；4）本专利技术的技术方案除了针对同类前体、同类进气道的不同参数设计构型进行比较筛选外，还能反映不同类前体、不同类进气道的一体化综合性能并进行对比择优；而对比文件中的技术方案主要针对的是同一类前体进气道一体化下不同参数设计构型的对比择优，如果考虑不同类前体进气道，很可能需要对权重值进行进一步研究，从而增加了技术方案的不定性，因此对比文件技术方案所表征的一体化综合性能在反映不同类前体进气道时缺乏全面性。
附图说明
[0008]图1是本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于表征前体进气道一体化综合性能的方法，其特征是：包括以下步骤：S1：计算前体进气道的各单项性能指标；其中，S1所述的前体进气道的各单项性能指标包括前体进气道压缩后的总压、压缩后的马赫数、进气道的捕获流量、进气道的最大可抗反压和前体进气道的阻力；S2：对S1的各单项性能指标无量纲处理，得到综合性能评价指标因子；其中，S2所述的各单项性能指标无量纲处理的具体步骤是：S21：已知来流总压，根据S1中的前体进气道压缩后的总压，通过下式获得进气道的总压恢复系数：；S22：已知来流马赫数，根据S1中压缩后的马赫数，获得前体进气道的马赫数压缩比；S23：已知入口流量，根据S1中的进气道的捕获流量，通过下式获得前体进气道的流量系数：；S24：已知来流总压，根据S1中前体进气道的最大可抗反压，获得前体进气道的抗反压能力；S25：已知来流速度，根据S1中前体进气道的捕获流量和前体进气道的阻力，以及S23中前体进气道的流量系数，通过下式获得前体进气道的阻力系数：；S3：由S2得到的综合性能评价指标因子计算前体进气道一体化综合性能的评价指标，即：，其中为综合性能评价指标，为综合性能评价指标因子，为的乘积，是第个因子的序号，是综合性能评价指标的因子数目；S4：通过S3的综合性能评价指标对前体进气道选型及择优；其中，S4所述的对前体进气道选型及择优的具体步骤为：S41：根据S3所述的综合性能评价指标获...

【专利技术属性】
技术研发人员：余安远，丁智坚，杨辉，李姝源，周文洁，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：