(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211343658.3 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210007 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 张恒珲　童明波　秦浩　陈吉昌　 李乐　卢志伟　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 专利代理师 卢华强 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高超 声速飞行器结构设计与优化方法 (57)摘要 本发明飞行器设计技术领域， 具体的说， 是 一种高超声速飞行器结构设计与优化方法， 包括 以下步骤： 仿真流程自动化； 搭建优化流程； 优化 计算； 对优化计算后的结果进行分析， 若不满足 条件， 回到步骤三， 若满足条件， 进行下一步骤； 得到优化结果， 结束。 本发明提出了一种 高超声 速飞行器结构设计构型； 通过多种优化算法对高 超声速飞行器结构进行优化设计， 并且在满足结 构强度的前提下， 使得飞行器 重量最小。 权利要求书2页 说明书3页 附图1页 CN 115544666 A 2022.12.30 CN 115544666 A 1.一种高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 仿真流 程自动化； 步骤二、 搭建优化 流程； 步骤三、 优化计算； 步骤四、 对优化计算后的结果进行分析， 若不满足条件， 回到步骤三， 若满足条件， 进行 下一步骤； 步骤五、 得到优化结果， 结束。 2.根据权利要求1所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 所述步骤 一仿真流程自动化中， 包括： 模型参数化、 网格自动生成、 自动仿真求解、 仿真结果自动提 取。 3.根据权利要求2所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述步 骤一中， 包括以下流 程： 流程一、 确定飞行器各个功能舱； 流程二、 确定飞行器的气动外形为升力体布局； 流程三、 确定飞行器热防护形式； 流程四、 建立飞行器结构有限元模型； 流程五、 对高超声速飞行器进行三维建模； 流程六、 将CFD计算得到的气动载荷映射到结构网格节点上， 并施加相应温度场， 计算 得到全机结构整体 应力分布情况。 4.根据权利要求3所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程一中， 确定飞行器不同功能舱段分区， 功能舱段从前到后依次为机头锥、 侦查设备舱、 前 油箱舱、 前起 落架舱、 后油箱舱、 主起 落架舱、 发动机舱和伺服 舱。 5.根据权利要求4所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程二中， 机身承力 结构采用半硬壳式机身， 确 定飞行器隔框间距为300 ‑400mm之间， 长桁类 型选择为Z 型长桁， 长桁间距 为20‑30cm， 起落架前后端框为环形加强框， 翼身 连接处隔框采 用加强框， 前油箱舱和后油箱舱端框采用腹板加强框 。 6.根据权利要求5所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程三中， 机身隔热采用一体化防热结构， 机翼前缘与机头端采用陶瓷隔热瓦结构， 迎风面外 部采用单体纤维隔热层， 内部采用共形重复使用隔热毡， 飞行器操纵舵面， 采用碳/碳化硅 陶瓷基结构。 7.根据权利要求6所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程四中， 该高超声速飞行器的蒙皮、 隔框、 翼梁、 翼肋采用壳单元模拟， 长桁采用梁单元模 拟， 电气设备、 起落架、 雷达部件采用集中质量点模拟， 油箱内压采用均布载荷形式施加， 气 动载荷采用载荷映射方式映射到结构节点上， 温度采用温度场施加。 8.根据权利要求7所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程五中， 对高超声速飞行器进行三维建模， 采用集中质量点替代高超声速飞行器的非承力 部件， 建立飞行器有限元模型。 9.根据权利要求8所述的高超声速飞行器结构设计与优化方法， 其特征在于， 在所述流 程六中， 将CFD计算得到的载荷映射到结构 网格节点上， 并加上温度场， 计算得到全机应力权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544666 A 2分布情况， 根据计算结果确定危险部位， 接着采用基于多种优化算法对飞行器结构进行迭 代优化， 确定优化变量， 约束条件和优化目标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544666 A 3