CN113704877B - 一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于飞机参数化建模领域，特别涉及一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法。包括：构建前机身网格模型；获取突出物布置位置在前机身网格模型上沿预定方向的前剖面以及后剖面；根据前机身在前机身剖面上的几何投影的几何形状拟合出第一样条线，获取第一样条线的多点坐标；根据突出物在前机身剖面上的几何投影的几何形状拟合出第二样条线，获取第二样条线的多点坐标；去除第一样条线与第二样条线相交后的内点，得到第三样条线；根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型。本申请可以通过控制剖面内突出物特征方程及相应尺寸的方式，直接控制外形在特定区域的相应形状，从而实现局部几何的精准控制。

Description

一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法
技术领域
本申请属于飞机参数化建模领域，特别涉及一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法。
背景技术
无人机外形设计是无人机设计的基础，在给出气动载荷后进行机体设计，然而无人机越来越多的雷达、天线等的突出物的设计需求，鼓包等外形越来越多，以往的外形设计通常针对型号设计需求，结合以往型号的相关经验并配合风洞试验数据和CFD分析，不断地手工迭代分析，最终调整出相对优化的气动外形，这样并不能完全满足飞机外形设计的需求，主要由以下几方面的缺点造成：a)许多鼓包外形调整需要手动经验调整，无法做到精确控制；b)人工操作无法迭代到自动化优化框架当中，不能满足现代飞机高速迭代，智能化设计分析的设计需求；c)目前外形调整需要较高的时间成本，即便是对于经验丰富的设计师，仍然不能依据经验高效的建模。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，包括：
步骤一、获取前机身外形尺寸，构建前机身网格模型；
步骤二、在所述前机身网格模型上选取突出物布置位置，并获取突出物布置位置在所述前机身网格模型上沿预定方向的前剖面以及后剖面；
步骤三、在所述前剖面与所述后剖面之间截取前机身剖面，获取前机身在所述前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第一样条线，并对所述第一样条线进行洒点，获取所述第一样条线的多点坐标；
步骤四、获取突出物在所述前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第二样条线，并对所述第二样条线进行洒点，获取所述第二样条线的多点坐标；
步骤五、根据所述第一样条线的多点坐标以及所述第二样条线的多点坐标，获取所述第一样条线与所述第二样条线的交点，去除所述第一样条线与所述第二样条线相交后的内点，得到第三样条线；
步骤六、重复步骤三至步骤五获取多条第三样条线，并根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型。
在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，预定方向为航向。
在本申请的至少一个实施例中，步骤四中，所述第二样条线为圆形、椭圆形以及双曲面形中的一种。
在本申请的至少一个实施例中，所述第二样条线的方程为：
Figure BDA0003197939950000021
其中，x0、y0为突出物的位置参数，A、B为突出物的弧度参数，R为突出物的大小参数。
在本申请的至少一个实施例中，步骤六中，所述根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型包括：
根据网格尺寸比要求，对所述第三样条线进行洒点，顺次连接相邻第三样条线上对应位置的点，形成所述第三样条线之间多组网格单元，多组网格单元的集合构成具有突出物的前机身网格模型。
在本申请的至少一个实施例中，在对所述第三样条线进行洒点之前，还包括对所述第三样条线进行处理，对所述第三样条线进行处理包括桥接处理以及延伸处理。
在本申请的至少一个实施例中，所述网格单元为矩形网格单元。
在本申请的至少一个实施例中，所述网格单元为三角形网格单元。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，可以根据突出物的位置、高度、鼓包大小等要求对飞机的前机身外形建模几何参数化，实现飞机气动外形的高效建模，为完善后续气动外形提供参数化设计基础。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法流程图；
图2是本申请一个实施方式的前机身几何模型示意图；
图3是本申请一个实施方式的突出物布置位置示意图；
图4是本申请一个实施方式的前机身网格模型示意图；
图5是本申请一个实施方式的前机身在前机身剖面上的几何投影示意图；
图6是本申请一个实施方式的突出物在前机身剖面上的几何投影示意图；
图7是本申请一个实施方式的第三样条线示意图；
图8是本申请一个实施方式的具有突出物的前机身网格模型示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图8对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，包括以下步骤：
步骤一、获取前机身外形尺寸，构建前机身网格模型；
步骤二、在前机身网格模型上选取突出物布置位置，并获取突出物布置位置在前机身网格模型上沿预定方向的前剖面以及后剖面；
步骤三、在前剖面与后剖面之间截取前机身剖面，获取前机身在前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第一样条线，并对第一样条线进行洒点，获取第一样条线的多点坐标；
步骤四、获取突出物在前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第二样条线，并对第二样条线进行洒点，获取第二样条线的多点坐标；
步骤五、根据第一样条线的多点坐标以及第二样条线的多点坐标，获取第一样条线与第二样条线的交点，去除第一样条线与第二样条线相交后的内点，得到第三样条线；
步骤六、重复步骤三至步骤五获取多条第三样条线，并根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型。
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，首先根据飞机的性能要求确定前机身外形大体尺寸，基于前机身外形尺寸构建前机身网格模型；确定突出物布置位置，再根据计算和分析精度确定突出物在前机身网格模型上沿预定方向的前剖面以及后剖面。本实施例中，优选沿航向的前剖面以及后剖面。进一步在前剖面和后剖面之间截取前机身剖面，根据前机身在前机身剖面上的几何投影的几何形状拟合出第一样条线，根据数量和精度要求，对样条线进行洒点，计算得到第一样条线的多点坐标。
其次，在本申请的优选实施方案中给出了添加凸型剖面特性方程，根据突出物在前机身剖面上的几何投影的几何形状拟合出第二样条线，根据几何投影的形状建立突出物特征方程，通常为圆形、椭圆、双曲面形等，并根据精度要求对第二条线进行洒点，得到第二样条线的多点坐标。在本申请一个实施方式中，给出了一种以鼓包形式的突出物的位置、大小以及形状为参数的几何建模，第二样条线的方程为：
Figure BDA0003197939950000051
其中，x0、y0为突出物的位置参数，A、B为突出物的弧度参数，R为突出物的大小参数。
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，还可以通过对参数x0、y0、A、B、R的调整，实现对突出物的位置、尺寸、曲率、弧度等的控制。
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，得到机身的样条线和突出物的样条线后，计算分界点坐标及分离相应关系。在本实施例中，根据第一样条线的多点坐标以及第二样条线的多点坐标，获取两条样条线的点相交的位置，去除第一样条线与第二样条线相交后的内点，根据需求连接各个点，并根据点的相关关系拟合出新的曲线，可以采用各种样条曲线拟合形式。其中，内点表示两个样条线相交之后在整体几何内部的点或线。
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型包括：根据网格尺寸比要求，对第三样条线进行洒点，顺次连接相邻第三样条线上对应位置的点，形成第三样条线之间多组网格单元，多组网格单元的集合构成具有突出物的前机身网格模型。在对第三样条线进行洒点之前，还包括对第三样条线进行处理，对第三样条线进行处理包括桥接处理以及延伸处理。有利的是，本实施例中，网格单元可以是矩形网格单元或者三角形网格单元。
本申请的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，可以通过控制剖面内突出物特征方程及相应尺寸的方式，直接控制外形在特定区域的相应形状，从而实现局部几何的精准控制；形成了以突出物几何特性(位置，大小，形状)为参数的无人机前机身几何控制方法，参数化自动化，可以将控制点的操作和调整带入到迭代分析和智能化设计的迭代框架中，为飞机外形智能化设计打下基础；相对人工调整方式，本申请流程化的建模方法可以将迭代效率提升至少3倍。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取前机身外形尺寸，构建前机身网格模型；
步骤二、在所述前机身网格模型上选取突出物布置位置，并获取突出物布置位置在所述前机身网格模型上沿预定方向的前剖面以及后剖面；
步骤三、在所述前剖面与所述后剖面之间截取前机身剖面，获取前机身在所述前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第一样条线，并对所述第一样条线进行洒点，获取所述第一样条线的多点坐标；
步骤四、获取突出物在所述前机身剖面上的几何投影，根据该几何投影的几何形状拟合出第二样条线，并对所述第二样条线进行洒点，获取所述第二样条线的多点坐标；
步骤五、根据所述第一样条线的多点坐标以及所述第二样条线的多点坐标，获取所述第一样条线与所述第二样条线的交点，去除所述第一样条线与所述第二样条线相交后的内点，得到第三样条线；
步骤六、重复步骤三至步骤五获取多条第三样条线，并根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型。
2.根据权利要求1所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，步骤二中，预定方向为航向。
3.根据权利要求1所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，步骤四中，所述第二样条线为圆形、椭圆形以及双曲面形中的一种。
4.根据权利要求3所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，所述第二样条线的方程为：
Figure FDA0003197939940000011
其中，x0、y0为突出物的位置参数，A、B为突出物的弧度参数，R为突出物的大小参数。
5.根据权利要求1所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，步骤六中，所述根据多条第三样条线确定具有突出物的前机身网格模型包括：
根据网格尺寸比要求，对所述第三样条线进行洒点，顺次连接相邻第三样条线上对应位置的点，形成所述第三样条线之间多组网格单元，多组网格单元的集合构成具有突出物的前机身网格模型。
6.根据权利要求5所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，在对所述第三样条线进行洒点之前，还包括对所述第三样条线进行处理，对所述第三样条线进行处理包括桥接处理以及延伸处理。
7.根据权利要求5所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，所述网格单元为矩形网格单元。
8.根据权利要求5所述的飞机前机身突出物几何外形参数化建模方法，其特征在于，所述网格单元为三角形网格单元。
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射线跟踪技术中物体外形精确建模算法;周晓平等;《大学数学》;20150215(第01期);全文 *

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