高马赫数无人机概念设计的外形参数化建模.pdf

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1、第46卷第3期2014年6月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics报StrOnaUtlcS高马赫数无人机概念设计的外形参数化建模有连兴余雄庆欧阳星(南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京，2l0016)V01．46No．3Jun．2014摘要：设计出一类推进系统与气动布局一体化的临近空间高马赫数(M口一3．5)无人机概念方案。为了能对这类无人机概念方案进行快速设计与评估，需要建立一种精确的、简便的表达概念方案的参数化几何模型。应用形函数／类函数

2、、拉格朗日插值多项式和B样条曲线方法，建立了一种能够精确描述该类无人机概念方案的数学模型。基于该数学模型，应用CATIA软件二次开发方法，用VB编程实现了无人机概念方案的三维外形的自动生成。选取双后掠机翼、单后掠机翼和准菱形机翼3种典型的高马赫数气动布局方案作为测试算例，测试结果表明所开发的VB程序能够快速且足够精确地创建高马赫数无人机概念方案的三维外形。关键词：无人机；临近空间；超声速；概念设计；外形参数化中图分类号：V221．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)03一0425一08Paramet

3、ricGeometryModelingforConceptualDesignofHighSupersonicUnmannedAerialVehiclesYb乱Li口以zi咒g，Y孔Xio咒ggi以g，(兑y口竹gXi咒g(KeyLaboratory。fFundamentalScienceforNationalDefense—AdvancedDesignTechn0109yofFlightVehicle，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，

4、China)Abstract：Asetofconceptualsketchforthenear—spacehighsupersonic(^彳n一3．5)unmannedaerialvehi—cle(UAV)isderivedfromtheideaofintegrationofaerodynamicconfigurationandpropulsionsystem．Anaccurateandstraight—f。rwardparametricgeometrymodelingforthenea卜spacehighsupers

5、onicUAVisessentialtorapidlyimplementandevaluatetheconceptualdesign．Ageometryparameterizationmeth—odforaccuratedescriptionoftheUAVconfigurationisproposedbyuseofshapefunction／classfunctiontransformation，LagrangeinterpolationpolynomialandB—splinecurve．Basedonthegeo

6、metryparame—terization，acodewritteninvisualbasic(VB)languageisdevelopedthroughthecreationofmacrosfromtheCATIAapplication，whichisusedtoimplementtheautomaticgenerationofthe3一DgeometrymodelofUAV．ThreeconfigurationsofthehighsupersonicUAVs，includingdoublesweptwing，si

7、nglesweptwingandquasi—rhombuswing，areusedtovalidatethemethod．Theresultsshowthataccurate3一Dge—ometrymodelsforalltheUAVconfigurationscanberapidlyandautomaticallycreatedbytheVBcode．Keywords：unmannedaerialvehicle；near—space；supersonicspeed；conceptualdesign；geometric

8、param—etrization临近空间飞行器是指在临近空间区域海平面以上20～100km飞行完成特定任务的飞行器‘1

9、。按飞行速度大小分为亚声速(Mn。。小于o．8)、跨声速(Mn。。为o．8～1．2)、低马赫数即低超声速(‰。。为1．2～3。o)、高马赫数即大超声速(M口。。为3．o～6．0)和高超声速(‰。。大于6．O)[2