一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法技术

本申请属于飞行器设计技术领域，特别涉及一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法。该方法包括步骤S1、根据给定的多个初始展弦比分别确定飞机的巡航升阻比；步骤S2、确定飞机的起飞重量；步骤S3、确定机翼面积及翼展；步骤S4、根据起飞重量以及翼展的限制值，确定可用展弦比；步骤S5、确定巡航航时；步骤S6、在所述可用展弦比中，选取航时最大时所对应的展弦比、巡航升阻比、发动机推重比、推力。本申请基于变参数、综合优化设计思想，计算舰载无人预警机的顶层参数，提高了飞机的工作效率，保证了飞机的飞行与着舰安全性。了飞机的飞行与着舰安全性。了飞机的飞行与着舰安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法


[0001]本申请属于飞行器设计
，特别涉及一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法。

技术介绍

[0002]舰载无人预警机相对于常规舰载预警机具有建造与使用成本低、预警前出距离远、飞行速度与飞行高度大等优点，是组建航母远程预警系统不可或缺的重要组成部分。舰载无人预警机顶层参数设计不同于常规飞机，其设计约束条件多，且约束性强，现有对舰载无人预警机顶层参数的优化设计往往只能兼顾展弦比、发动机推力等参数，所构建的无人机往往存在其他不兼容的结构。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，采用基于多重约束的变参数顶层参数优化方法，以航时、起飞重量、机翼展长为设计约束，通过改变机翼展弦比、空机重量系数、巡航耗油率等敏感性参数，计算舰载无人预警机所需的升阻比、翼载荷、推重比、机翼面积、发动机推力以及展弦比优化值，以上参数决定了飞机的基本飞行性能。顶层参数优化设计可为舰载无人预警机气动布局设计提供正确的设计方向。
[0004]本申请舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，主要包括：
[0005]步骤S1、根据给定的多个初始展弦比分别确定飞机的巡航升阻比；
[0006]步骤S2、确定飞机的起飞重量；
[0007]步骤S3、确定机翼面积及翼展；
[0008]步骤S4、根据起飞重量以及翼展的限制值，确定可用展弦比；
[0009]步骤S5、确定巡航航时；
[0010]步骤S6、在所述可用展弦比中，选取航时最大时所对应的展弦比、巡航升阻比、发动机推重比、推力。
[0011]优选的是，步骤S1中，根据设计升力系数CLxh、零升阻力系数CD0、给定的展弦比AR，通过气动力计算模型确定飞机的使用升阻比K。
[0012]优选的是，步骤S1中进一步包括：
[0013]步骤S11、根据最大升阻比确定升力系数CLxh；
[0014]步骤S12、根据升力系数CLxh、诱导阻力因子FA及零升阻力系数CD0确定阻力系数CDxh；
[0015]步骤S13、根据阻力系数CDxh及升力系数CLxh确定巡航升阻比K。
[0016]优选的是，步骤S12中，根据展弦比AR确定诱导阻力因子FA。
[0017]优选的是，步骤S4包括：
[0018]步骤S41、给定初始展弦比范围，并进行离散，获得各个展弦比离散量；
[0019]步骤S42、基于各个展弦比离散量，分别计算对应的翼展，保留翼展位于指定范围内的展弦比离散量。
[0020]优选的是，步骤S42中，计算所述翼展包括：
[0021]步骤S421、计算保证安全巡航要求下的机翼面积sxh，以及计算飞机着舰时的机翼面积sland，并取两者之间的最大值为飞机机翼面积；
[0022]步骤S422、根据所述飞机机翼面积及展弦比确定所述翼展。
[0023]优选的是，步骤S2进一步包括：
[0024]步骤S21、根据飞机任务燃油系数模型确定任务燃油重量系数Wfulx；
[0025]步骤S22、获取飞机任务系统重量给定值Ws、备份燃油重量给定值Wbf；
[0026]步骤S23、对多个空机重量系数Wkjx，根据公式计算起飞重量Wto：
[0027]Wto＝(Ws+Wbf)/(1
‑
Wkjx
‑
Wfulx)。
[0028]优选的是，步骤S23之前进一步包括：
[0029]以统计方式获取空机重量系数的范围，并在该范围内进行离散，获得多个空机重量系数Wkjx。
[0030]优选的是，步骤S5进一步包括：
[0031]步骤S51、根据飞机的起飞重量确定任务燃油重量；
[0032]步骤S52、根据所述任务燃油重量确定巡航航时。
[0033]优选的是，步骤S6进一步包括：
[0034]步骤S61、以最大平飞速度为约束计算推重比、以爬升率要求为约束计算推重比、以升限指标为约束计算推重比；
[0035]步骤S62、取上述三个推重比中的最大值为最终推重比。
[0036]本申请基于变参数、综合优化设计思想，计算舰载无人预警机的顶层参数，提高了飞机的工作效率，保证了飞机的飞行与着舰安全性。
附图说明
[0037]图1是本申请舰载无人预警机顶层参数优化设计方法的一优选实施例的流程图。
具体实施方式
[0038]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方式中的附图，对本申请实施方式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。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，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方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0039]本申请提供了一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，主要包括：
[0040]步骤S1、根据给定的多个初始展弦比分别确定飞机的巡航升阻比；
[0041]步骤S2、确定飞机的起飞重量；
[0042]步骤S3、确定机翼面积及翼展；
[0043]步骤S4、根据起飞重量以及翼展的限制值，确定可用展弦比；
[0044]步骤S5、确定巡航航时；
[0045]步骤S6、在所述可用展弦比中，选取航时最大时所对应的展弦比、巡航升阻比、发动机推重比、推力。
[0046]本实施例中，采用基于多重约束的变参数顶层参数优化方法，以航时、起飞重量、机翼展长为设计约束，通过改变机翼展弦比、空机重量系数、巡航耗油率等敏感性参数，计算舰载无人预警机所需的升阻比、翼载荷、推重比、机翼面积、发动机推力以及展弦比优化值，以上参数决定了飞机的基本飞行性能。顶层参数优化设计可为舰载无人预警机气动布局设计提供正确的设计方向。
[0047]舰载无人预警机顶层参数优化设计流程见图1。优化方法以航程Lh、起飞重量Wto、机翼展长bw为设计约束，通过改变机翼展弦比AR、空机重量系数Wkjx、巡航耗油率Cexh等敏感性参数，计算舰载无人预警机的展弦比优化值、巡航升阻比Kxh、翼载荷与推重比需求值，优化设计流程主要包括：
[0048]1)根据巡航速度、高度选取动力系统形式
[0049]对于舰载无人预警机，为提高预警系统的功效，飞行高度一般不小于12000m，作为航母远程预警系统的最外层，其飞行速度应不小于600km/h，故中小涵道比的涡扇发动机应是舰载无人预警机的首选。
[0050]2)计算飞机巡航升阻比
[0051]航时是舰载无人预警机最重要的性能指标，提高飞机巡航升阻比是增大航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据给定的多个初始展弦比分别确定飞机的巡航升阻比；步骤S2、确定飞机的起飞重量；步骤S3、确定机翼面积及翼展；步骤S4、根据起飞重量以及翼展的限制值，确定可用展弦比；步骤S5、确定巡航航时；步骤S6、在所述可用展弦比中，选取航时最大时所对应的展弦比、巡航升阻比、发动机推重比、推力。2.如权利要求1所述的舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，根据设计升力系数CLxh、零升阻力系数CD0、给定的展弦比AR，通过气动力计算模型确定飞机的使用升阻比K。3.如权利要求2所述的舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在于，步骤S1中进一步包括：步骤S11、根据最大升阻比确定升力系数CLxh；步骤S12、根据升力系数CLxh、诱导阻力因子FA及零升阻力系数CD0确定阻力系数CDxh；步骤S13、根据阻力系数CDxh及升力系数CLxh确定巡航升阻比K。4.如权利要求3所述的舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在于，步骤S12中，根据展弦比AR确定诱导阻力因子FA。5.如权利要求1所述的舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在于，步骤S4包括：步骤S41、给定初始展弦比范围，并进行离散，获得各个展弦比离散量；步骤S42、基于各个展弦比离散量，分别计算对应的翼展，保留翼展位于指定范围内的展弦比离散量。6.如权利要求5所述的舰载无人预警机顶层参数优化设计方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张声伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：