一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法技术

本发明专利技术公开了一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，该方法包括：步骤1、采用细分曲面方法构建飞行器结构的细分曲面CAD模型；步骤2、选取细分曲面CAD模型的控制点作为设计变量，在确定性优化模型的基础上考虑随机变量的影响，建立鲁棒性形状优化数学模型；步骤3、使用三维等几何边界元方法计算RCS；步骤4、采用多项式混沌展开法计算目标函数；步骤5、采用伴随变量法求解目标函数的形状敏感度；步骤6、控制点更新与形状演化。本发明专利技术可以在复杂飞行器结构的CAD模型中直接进行形状优化，消除网格划分过程，保证几何精确性，同时适用于多维不确定性参数，因而可以大幅提高形状优化的效率、精度以及鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞行器结构设计领域，尤其涉及一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法。

技术介绍

1、传统意义上的机械化战争已经逐渐被信息化和智能化的现代战争形态所替代，在现代信息化战争中，雷达隐身技术是电子高科技对抗的主要领域之一，直接决定了飞行器的生存及作战能力。飞行器的雷达隐身性能与其几何外形密切相关，通过合理的结构外形设计可以有效缩减雷达散射截面（rcs），提高其雷达隐身水平。传统的外形设计方法严重依赖工程经验或反复试错，存在效率低、成本高、限制多和复用性差等问题。形状优化通过结合数值计算和数学规划方法，可以在大范围的设计空间中自动搜寻最优形状设计参数，提供了一种更为科学的结构外形设计思路。

2、计算电磁学中常用的数值方法主要包括有限元法、边界元法、时域有限差分法等。边界元法基于边界积分方程，只需对结构表面进行离散，同时精确满足无穷远处的辐射边界条件，因而相对于有限元等域离散化方法，边界元在无限域电磁散射领域中倍受青睐。然而上述方法采用低阶拉格朗日多项式作为基函数，例如raviart-thomas或rwg基函数，这导致形状优化过本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，所述步骤1中的细分曲面CAD模型构建方法如下：采集飞行器结构在不同视角下的二维图片，利用基于神经隐式曲面的体渲染技术，生成以符号距离函数隐式表征的三维几何模型；采用移动立方体法抽取符号距离函数的零值集合，生成结构表面网格；使用表面网格作为细分曲面控制网格，结合细分曲面的样条基函数，生成参数化的细分曲面CAD模型。

3.根据权利要求1所述的一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，...

【技术特征摘要】

1.一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，所述步骤1中的细分曲面cad模型构建方法如下：采集飞行器结构在不同视角下的二维图片，利用基于神经隐式曲面的体渲染技术，生成以符号距离函数隐式表征的三维几何模型；采用移动立方体法抽取符号距离函数的零值集合，生成结构表面网格；使用表面网格作为细分曲面控制网格，结合细分曲面的样条基函数，生成参数化的细分曲面cad模型。

3.根据权利要求1所述的一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，步骤2中建立鲁棒性形状优化数学模型的方法如下：确定飞行器结构的设计区域，将设计区域内的细分曲面控制点作为形状设计变量；在确定性优化模型的基础上考虑随机变量的影响，以雷达散射截面rcs的期望和标准差的线性组合作为目标函数，建立电磁散射的鲁棒性形状优化数学模型：

4.根据权利要求3所述的一种三维飞行器结构电磁散射等几何鲁棒性形状优化方法，其特征在于，所述步骤2的鲁棒性形状优化数学模型中，其随机变量包括雷达入射波频率和雷达双站角，雷达双站角范围和入射波频率的变化区间为：入射平面波沿-x方向入射，极化方向为+y，频率范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉浩杰，王中王，陈磊磊，刘正和，王斌，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：