飞行器局部结构的指定方向保形设计方法及飞行器技术

本发明专利技术公开了一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法及飞行器，涉及飞行器设计技术领域，以解决现在不能针对局部结构的指定方向变形进行优化设计的技术问题。该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法包括：在选定局部区域覆盖各向异性材料，使各向异性材料的弹性模量最大的方向与选定局部区域的待设计方向一致；获取选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数；确定每个尺寸参数与弹性势能的关联性；根据关联性来调整每个尺寸参数，以使弹性势能小于预设值。该飞行器的局部结构采用上述的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法进行设计。本发明专利技术能够对选定局部区域的指定方向变形进行优化设计，使待设计方向的变形程度能够满足飞行器的实际要求。

【技术实现步骤摘要】
飞行器局部结构的指定方向保形设计方法及飞行器
本申请涉及飞行器设计
，尤其涉及一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法及飞行器。
技术介绍
飞行器是指由人类制造、能飞离地面、在空间飞行并由人来控制的在大气层内或大气层外空间飞行的器械飞行物，它们靠空气相对运动产生的空气动力或自身推力升空飞行，比如飞机、运载火箭、载人飞船等。飞行器在飞行的过程中，由于受到升力等外力的作用会使飞行器的一些局部结构产生较大的变形，这种变形会影响飞行器工作的稳定性和安全性。而且，在一些发生变形的局部结构中，各方向产生的变形对飞行器的影响不同，需要重点控制局部结构的其中一个方向变形，而其他方向的变形不需要进行控制。比如，飞行器中的轴类零部件，在径向的变形对轴类零部件上连接的其他零部件影响较大，而轴向上的变形对轴类零部件上连接的其他零部件影响较小，所以轴类零部件只需要控制径向的变形即可。现在大多通过在局部结构设置肋板、筋等加固局部结构的方法来减小局部结构的所有方向的变形程度，不能针对局部结构的指定方向变形进行优化设计，对局部结构变形程度整体较小后，并不能确定局部结构的特定方向的变形程度是否满足实际要求。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法及飞行器，以解决现在不能针对局部结构的指定方向变形进行优化设计的技术问题。第一方面，本专利技术提供了一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法包括：在选定局部区域覆盖各向异性材料，并使所述各向异性材料的弹性模量最大的方向与所述选定局部区域的待设计方向一致；获取所述选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数；确定每个所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性；根据所述关联性来调整每个所述尺寸参数，以使所述弹性势能小于预设值。在一种可能的实施方式中，该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法还包括：设定所述各向异性材料的弹性模量，以使所述各向异性材料的一个方向的弹性模量为非零值，所述各向异性材料的其他方向的弹性模量为零。在一种可能的实施方式中，所述确定每个所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性，包括：确定所述弹性势能与每个所述尺寸参数的偏导数；根据每个所述偏导数确定每个所述偏导数对应的所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性。在一种可能的实施方式中，所述根据所述关联性来调整每个所述尺寸参数，包括：若所述偏导数为正数，调小所述偏导数对应的所述尺寸参数；若所述偏导数为负数，调大所述偏导数对应的所述尺寸参数。在一种可能的实施方式中，所述根据所述关联性来调整每个所述尺寸参数，还包括：每个所述尺寸参数的调整量的比值等于每个所述尺寸参数对应的所述偏导数的比值。在一种可能的实施方式中，该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法还包括：确定所述周边结构的质量，并使所述周边结构的质量小于预设质量值；重复进行所述根据每个所述偏导数调整对应的所述尺寸参数，直至所述弹性势能小于预设值。在一种可能的实施方式中，所述尺寸参数包括：所述周边结构内的部件的外形尺寸，以及所述周边结构内的部件的距离。第二方面，本专利技术还提供了一种飞行器，所述飞行器的局部结构采用第一方面所述的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法进行设计。本专利技术提供了一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，该设计方法通过在选定局部区域覆盖各向异性材料，并且各向异性材料的弹性模量最大的方向与选定局部区域的待设计方向一致，使各向异性材料的弹性势能能够主要反映选定局部区域的待设计方向的变形程度，然后获取选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数，确定每个尺寸参数与各向异性材料的弹性势能的关联性，进而间接确定了每个尺寸参数与选定局部区域的待设计方向的变形程度的关联性，根据关联性来调整每个尺寸参数，以使弹性势能小于预设值。当各向异性材料的弹性势能小于预设值时，选定局部区域的待设计方向的变形程度极小，该极小的变形不对飞行器的运行过程产生影响。该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法实现了对选定局部区域的指定方向变形进行优化设计，进而能够使选定局部结构的待设计方向的变形程度能够满足飞行器的实际要求。本专利技术还提供了一种飞行器，该飞行器的局部结构采用上述的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法进行设计，使该飞行器的选定局部结构的待设计方向的变形程度满足飞行器的实际要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的确定每个尺寸参数与选定局部区域弹性势能的关联性的具体流程图；图3为本专利技术实施例提供的轴类零部件的结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，请一并参照说明书附图中图1至图3。如图1所示，该飞行器局部结构的指定方向保形设计方法包括以下步骤。步骤S101、在选定局部区域覆盖各向异性材料，并使各向异性材料的弹性模量最大的方向与选定局部区域的待设计方向一致。步骤S102、获取选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数。步骤S103、确定每个尺寸参数与各向异性材料的弹性势能的关联性。步骤S104、根据关联性来调整每个尺寸参数，以使弹性势能小于预设值。其中，所谓保形是指保持形状。选定局部区域是指，飞行器在飞行过程中容易发生变形并且需要重点控控制其中一个方向变形的局部区域，比如图3所示的轴类零部件。各向异性材料是指，全部或部分化学、物理等性质随着方向的改变而有所变化，在不同的方向上呈现出差异的性质的材料，本实施例利用各向异性材料在不同方向上的弹性模量不同的性质，使各向异性材料的弹性模量最大的方向与选定局部区域的待设计方向一致，进而各向异性材料的弹性势能能够主要反映选定局部区域的待设计方向的变形程度。所谓弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，由单向应力状态下应力除以该方向的应变计算得到。在相同变形程度下，弹性模量越大，物体的弹性势能越大。图3示出的为飞行器小翼面10及其与小翼面连接的转轴20。以图3所示的轴类零部件为例，来详细描述步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104。轴类零部件在飞行器工作的时候容易发生变形，所以将该轴类零部件设为选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，其特征在于，包括：/n在选定局部区域覆盖各向异性材料，并使所述各向异性材料的弹性模量最大的方向与所述选定局部区域的待设计方向一致；/n获取所述选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数；/n确定每个所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性；/n根据所述关联性来调整每个所述尺寸参数，以使所述弹性势能小于预设值。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，其特征在于，包括：
在选定局部区域覆盖各向异性材料，并使所述各向异性材料的弹性模量最大的方向与所述选定局部区域的待设计方向一致；
获取所述选定局部区域的周边结构的多个尺寸参数；
确定每个所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性；
根据所述关联性来调整每个所述尺寸参数，以使所述弹性势能小于预设值。


2.根据权利要求1所述的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，其特征在于，还包括：
设定所述各向异性材料的弹性模量，以使所述各向异性材料的一个方向的弹性模量为非零值，所述各向异性材料的其他方向的弹性模量为零。


3.根据权利要求1所述的飞行器局部结构的指定方向保形设计方法，其特征在于，所述确定每个所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性，包括：
确定所述弹性势能与每个所述尺寸参数的偏导数；
根据每个所述偏导数确定每个所述偏导数对应的所述尺寸参数与所述各向异性材料的弹性势能的关联性。


4.根据权利要求3所述的飞行器局部结构的指定方向保形设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱继宏，张卫红，高彤，许英杰，林晔，夏祖林，谷小军，侯杰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61