航空学报 > 2013, Vol. 34 Issue (5): 1036-1045   doi: 10.7527/S1000-6893.2013.0192

超声速翼身组合体激波阻力优化的EFCE算法

关晓辉, 宋笔锋, 李占科   

  1. 西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072
  • 收稿日期:2012-06-07 修回日期:2012-08-16 出版日期:2013-05-25 发布日期:2012-08-23
  • 通讯作者: 李占科 男, 博士, 副教授, 硕士生导师。主要研究方向: 飞行器总体设计。 Tel: 029-88495914 E-mail: lzk@nwpu.edu.cn E-mail:lzk@nwpu.edu.cn
  • 作者简介:关晓辉 男, 博士研究生。主要研究方向: 飞行器总体设计。 E-mail: gxh87222@163.com;宋笔锋 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 飞行器总体设计, 飞行器可靠性工程。 Tel: 029-88495914 E-mail: bfsong@nwpu.edu.cn;李占科 男, 博士, 副教授, 硕士生导师。主要研究方向: 飞行器总体设计。 Tel: 029-88495914 E-mail: lzk@nwpu.edu.cn

Extended Far-field Composite Element Supersonic Wing-body Wave Drag Optimization Method

GUAN Xiaohui, SONG Bifeng, LI Zhanke   

  1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
  • Received:2012-06-07 Revised:2012-08-16 Online:2013-05-25 Published:2012-08-23

摘要:

超声速飞行器的横截面积分布对其激波阻力的影响十分显著,合理的机翼和机身横截面积分布可以显著降低其激波阻力。使用类别形状函数变换(CST)方法对机身进行基于横截面积分解的CST参数化外形表示,在此基础上提出了扩展的远场组元(EFCE)超声速翼身组合体激波阻力优化算法,并使用该方法对超声速客机翼身组合体进行外形优化,使其激波阻力系数降低了39%。研究结果表明:由于只进行一个方向上的面积分解,机身CST参数化所使用的参数数量和相应优化过程的计算量比机翼大幅降低;经过EFCE激波阻力优化的机身具有较为明显的面积率修形"蜂腰"特征。

关键词: 类别形状函数变换, 改进远场组元, 参数化, 超声速飞行器, 激波, 减阻, 外形优化

Abstract:

The wave drag of a supersonic aircraft is closely related to its cross section area distribution, and a reasonable cross section area distribution is important to wave drag reduction. This paper presents a study of the fuselage shape parameterization based on the cross section area decomposition using the class-shape-transformation (CST), and proposes an extended far-field composite element (EFCE) wing-body wave drag optimization method, as well as a supersonic wing-body shape optimization case using the EFCE method, which yields a 39% reduction of the wave drag coefficient. It is suggested that the CST parameterization and the corresponding optimization process of the fuselage shape require fewer parameters and less computation cost than the wing; and similar to the area rule shape modification, the EFCE optimization code can automatically lead to a "coke bottle" fuselage shape.

Key words: class-shape-transformation, extended far-field composite element, parameterization, supersonic aircraft, shock wave, drag reduction, shape optimization

中图分类号: