一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法技术

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，步骤S1：建立目标函数Y与设计变量X的多目标优化方程，其中目标函数Y包括多个双环控制收扩喷管的预设目标参数，设计变量X包括多个双环控制收扩喷管的预设变量；步骤S2：确定目标函数Y的多个预设目标参数的计算公式；步骤S3：确定设计变量X的约束函数；步骤S4：确定目标函数Y的边界条件；步骤S5：求解所述多目标优化方程；能够以多个设计点的气动载荷、喉道及出口面积作为输入参数，以典型节点载荷、作动筒拖动力、设计点的后体角及排气面积等为优化目标，定量的计算收扩喷管调节机构参数最优解，用于后续的详细结构设计。详细结构设计。详细结构设计。

【技术实现步骤摘要】
一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法


[0001]本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法。

技术介绍

[0002]随着航空技术的快速发展，收扩喷管的设计速度、精度需要满足更高的要求，以快速适应主机部件的变化及有效降低喷管及作动系统的重量。目前国内尚未提出双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，无法同时对多个设计点、多个设计目标同步开展调节机构参数优化，不利于收扩喷管、性能与整机参数的快速迭代，进而影响功能、性能、重量、可靠性、外廓尺寸等中一个或若干个指标。
[0003]目前国内尚未提出双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，收扩喷管的调节机构参数设计依赖于二维仿真软件，无法同时对多个设计点、多个设计目标同步开展调节机构参数优化，不利于收扩喷管、性能与整机参数的快速迭代，进而影响功能、性能、重量、可靠性、外廓尺寸等中一个或若干个指标。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，
[0005]所述双环控制收扩喷管调节机构包括：收敛段，扩张段，外调节片；收敛段的前端铰接第三耳座，收敛段后端与扩张段的前端铰接，扩张段的外侧一位置处通过支架、拉杆与外调节片前端具有的第一耳座铰接，扩张段的外侧后端通过转杆与外调节片后端具有的第二耳座铰接；其中，收敛段外侧一位置连接有弧形的骨架，骨架通过其表面接触连接的滚子驱动收敛段运动；
[0006]参数优化方法包括：
[0007]步骤S1：建立目标函数Y与设计变量X的多目标优化方程，其中目标函数Y包括多个双环控制收扩喷管的预设目标参数，设计变量X包括多个双环控制收扩喷管的预设变量；
[0008]步骤S2：确定目标函数Y的多个预设目标参数的计算公式；
[0009]步骤S3：确定设计变量X的约束函数；
[0010]步骤S4：确定目标函数Y的边界条件；
[0011]步骤S5：求解所述多目标优化方程。
[0012]优选的是，所述目标函数Y具体为：
[0013]Y＝[F
A
,F
B
,F
C
,F
D
,F8,F9,P1,P2,P3,P4,α,S
c
]T
；
[0014]所述设计变量X具体为：
[0015]X＝[L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,R1,R2,R3,R4,R5,H0,H1,H2,L
cs
,L
es
]T
；
[0016]所述多目标优化方程具体为：
[0017]Y
i
＝f
i
(X),(i＝1,2,3,...m)；
[0018]F
A
‑‑
第一节点A载荷；
[0019]F
B
‑‑
第二节点B载荷；
[0020]F
C
‑‑
第三节点C载荷；
[0021]F
D
‑‑
第四节点D载荷；
[0022]F8‑‑
A8作动筒负载力；
[0023]F9‑‑
A9作动筒负载力；
[0024]P1‑‑
A8作动筒行程；
[0025]P2‑‑
A9作动筒行程；
[0026]α
‑‑
后体角；
[0027]S
c
‑‑
排气面积；
[0028]m
‑‑
设计点数量；
[0029]L1‑‑
沿扩张段(4)的方向，支架(5)、拉杆(6)铰接点与收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的距离；
[0030]L2‑‑
垂直扩张段(4)的方向，支架(5)、拉杆(6) 铰接点与收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的距离；
[0031]L3‑‑
支架(5)、拉杆(6)铰接点与拉杆(6)、第一耳座(7)铰接点的距离；
[0032]L4‑‑
垂直收敛段(1)的方向，骨架(2)圆心与收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点的距离；
[0033]L5‑‑
沿收敛段(1)的方向，骨架(2)圆心与收敛段 (1)、第三耳座(11)铰接点的距离；
[0034]L6‑‑
第二耳座(9)、转杆(10)铰接点到外调节片(8) 的垂直距离；
[0035]L7‑‑
沿外调节片(8)的方向，第一耳座(7)、外调节片(8)铰接点与第二耳座(9)、转杆(10)铰接点的距离；
[0036]L8‑‑
沿外调节片(8)的方向，第二耳座(9)、转杆 (10)铰接点与外调节片(8)末端的距离；
[0037]R1‑‑
收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点的回转半径；
[0038]R2‑‑
骨架(2)的半径；
[0039]R3‑‑
滚子(3)的半径；
[0040]R4‑‑
收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的回转半径；
[0041]R5‑‑
第一耳座(7)、外调节片(8)铰接点的回转半径；
[0042]H0‑‑
收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点与发动机中轴线的距离；
[0043]H1‑‑
滚子(3)中心与发动机中轴线的距离；
[0044]H2‑‑
拉杆(6)、第一耳座(7)铰接点与发动机中轴线的距离；
[0045]L
cs
‑‑
收敛段(1)的长度；
[0046]L
es
‑‑
扩张段(4)的长度。
[0047]优选的是，步骤S2所述目标函数Y的多个预设目标参数的计算公式具体为：
[0048](1)
[0049][0050]F
C1
＝
‑
F
D
cos(β
es
+γ
es
)，
[0051]F
C2
＝F
D
sin(β
es
+γ
es
)
‑
F
es
，
[0052][0053][0054][0055](2)
[0056][0057][0058][0059][0060](3)
[0061]F
A1
＝F
C1 cosβ
es
‑
F
C2 sinβ
es
+F
B cosγ
cs
‑
F
cs sinδ
cs
，
[0062]F
A2
＝F
C1 sinβ
es
+F
C2 cosβ
es
+F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，所述双环控制收扩喷管调节机构包括：收敛段(1)，扩张段(4)，外调节片(8)；收敛段(1)的前端铰接第三耳座(11)，收敛段(1)后端与扩张段(4)的前端铰接，扩张段(4)的外侧一位置处通过支架(5)、拉杆(6)与外调节片(8)前端具有的第一耳座(7)铰接，扩张段(4)的外侧后端通过转杆(10)与外调节片(8)后端具有的第二耳座(9)铰接；其中，收敛段(1)外侧一位置连接有弧形的骨架(2)，骨架(2)通过其表面接触连接的滚子(3)驱动收敛段(1)运动；其特征在于，参数优化方法包括：步骤S1：建立目标函数Y与设计变量X的多目标优化方程，其中目标函数Y包括多个双环控制收扩喷管的预设目标参数，设计变量X包括多个双环控制收扩喷管的预设变量；步骤S2：确定目标函数Y的多个预设目标参数的计算公式；步骤S3：确定设计变量X的约束函数；步骤S4：确定目标函数Y的边界条件；步骤S5：求解所述多目标优化方程。2.如权利要求1所述的双环控收扩喷管调节机构参数优化方法，其特征在于，所述目标函数Y具体为：Y＝[F
A
,F
B
,F
C
,F
D
,F8,F9,P1,P2,P3,P4,α,S
c
]
T
；所述设计变量X具体为：X＝[L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,R1,R2,R3,R4,R5,H0,H1,H2,L
cs
,L
es
]
T
；所述多目标优化方程具体为：Y
i
＝f
i
(X),(i＝1,2,3,...m)；F
A
‑‑
第一节点A载荷；F
B
‑‑
第二节点B载荷；F
C
‑‑
第三节点C载荷；F
D
‑‑
第四节点D载荷；F8‑‑
A8作动筒负载力；F9‑‑
A9作动筒负载力；P1‑‑
A8作动筒行程；P2‑‑
A9作动筒行程；α
‑‑
后体角；S
c
‑‑
排气面积；m
‑‑
设计点数量；L1‑‑
沿扩张段(4)的方向，支架(5)、拉杆(6)铰接点与收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的距离；L2‑‑
垂直扩张段(4)的方向，支架(5)、拉杆(6)铰接点与收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的距离；L3‑‑
支架(5)、拉杆(6)铰接点与拉杆(6)、第一耳座(7)铰接点的距离；L4‑‑
垂直收敛段(1)的方向，骨架(2)圆心与收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点的距离；L5‑‑
沿收敛段(1)的方向，骨架(2)圆心与收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点的距离；
L6‑‑
第二耳座(9)、转杆(10)铰接点到外调节片(8)的垂直距离；L7‑‑
沿外调节片(8)的方向，第一耳座(7)、外调节片(8)铰接点与第二耳座(9)、转杆(10)铰接点的距离；L8‑‑
沿外调节片(8)的方向，第二耳座(9)、转杆(10)铰接点与外调节片(8)末端的距离；R1‑‑
收敛段(1)、第三耳座(11)铰接点的回转半径；R2‑‑
骨架(2)的半径；R3‑‑
滚子(3)的半径；R4‑‑
收敛段(1)、扩张段(4)铰接点的回转半径；R5‑‑
第一耳座(7)、外调节片(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛春岩，潘鑫峰，任利锋，徐速，周吉利，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：