飞行器RCS计算中曲面剖分技术研究与实现

飞行器RCS预估计算是隐身技术研究中的重要研究内容。论述了利用飞行器外形的特点,在满足飞行器设计误差的前提下使用平面和柱面对飞行器的整机作NURBS曲面逼近,然后用柱面和平面剖分代替曲面的剖分。实现了飞行器整机模型的指定边长的三角剖分。这种方法不同于有限元计算的网格剖分,具有网格单元与曲面曲率无关和剖分速度快等特点。

飞行器RCS计算前置处理中裁剪曲面剖分算法

在雷达散射截面(RCS)计算中,首先需要将物体的表面进行三角剖分,称为前置处理,三角片单元的边长通常为0.1个波长(一般1个波长取3 cm).飞行器外表形状复杂,在建立数学化模型中,使用了大量的裁剪曲面,曲面之间的关系非常复杂,而3 mm边长的三角片剖分,使得飞行器的三角片单元的数目巨大,给前置处理带来难度.对此,提出了一种裁剪曲面三角网格剖分的方法.利用飞行器外形设计的特点,在以拱高为逼近误差的前提下,把曲面离散一系列等参数线,等参数线上等弦长布点,两两参数值相邻的参数线生成网格单元.根据网格单元与裁剪区域的位置关系,将落在裁剪区域外的网格单元进行裁剪处理.然后对曲面间边界处的网格进行相容性处理,最终实现多张裁剪曲面的三角网格剖分.

网格单元法矢方向一致处理方法

工程计算要求网格单元的法矢方向正确,即外形外表面的法矢向外,外形内表面的法矢向内。常用的处理方法是人工检查,但当曲面复杂,由很多小曲面片构成时,人工判断工作量大、时间长,为此提出了网格单元法矢方向一致处理方法。首先建立网格单元拓扑信息,再根据拓扑信息和两个网格单元在公共边上的首末顶点编号相反的原则对网格单元顶点在单元中重新编号,然后由网格顶点编号定义出网格单元一致的法矢方向。

基于拓扑信息的多张裁剪曲面缝合算法

曲面缝合是曲面造型过程中常用到的处理技术,即把由多张裁剪曲面表示的模型转换成一个"不漏水"的模型.曲面缝合主要采用先离散后缝合的方法,但离散精度难以控制.提出一种多张裁剪曲面缝合算法,根据被缝合曲面的几何信息建立与其相缝合的邻接曲面信息,利用邻接曲面信息寻找其邻接边界;然后由邻接边界计算边界曲线的匹配参数,建立曲面的拓扑信息;最后根据曲面之间的拓扑信息对曲面进行缝合处理.通过实例对文中算法进行验证,结果显示该算法缝合效果良好.

冷冲压模具设计课程教学软件开发

结合飞行器制造工程专业模具设计课程的教学实际,总结和归纳了零件特点和模具设计流程,提出了一种模具设计流程化方法,并基于CATIA平台开发一套用于冷冲压模具设计的教学系统,方便教师在教学过程中能快速展示多套不同参数的模具设计过程,增强学生的知识面,提升教学效果。

冷冲压模具课程设计改革探索

冷冲压模具课程设计是机械设计课程的后续专业课程。随着机械设计的全三维设计理念深入教学改革,在传统"冷冲压模具课程设计"的基础上,通过使用基于CATIA二次开发的课程专用软件工具,增加三维设计比例,减少二维图纸绘制。由此,学生不仅掌握冷冲压模具设计流程和设计方法,并且加深了对全三维机械设计的理解。

基于独立知识库的产品建模系统

与传统的面向几何的产品建模技术相比,面向知识的产品建模技术更适应现代设计的发展需要,可在相当程度上解决产品设计的智能化和自动化问题。针对该技术应用中存在的问题:1)国内的主流CAD系统尚不具备知识融合与知识驱动的能力;2)面向知识的产品建模依附于某个CAD软件,提出以独立知识库驱动为核心的产品建模新体系,该体系分解为核心层、用户层和几何建模层,通过核心层将用户需求和CAD软件集成,实现智能化设计,为不同行业的产品数字化设计提供可行的解决方案.

复杂零件设计制造测量分析一体化实验教学探索

北京航空航天大学机械类专业本科和研究生教学过程中普遍存在理论学习多,实验类课程少,综合解决工程问题的能力有待提高,对此设置了机械产品设计、制造、测量和误差分析一体化实验课。探讨了教学与实验内容的安排,以及实验软硬件平台的建设。通过选定一个复杂机械零件,完成该零件的设计制造全过程,提高学生综合性动手能力和整体性、系统性解决工程问题的能力。

三维CAD软件建模中草图追踪与自由曲面结合的教学方法研究与实践

我校开设了三维CAD软件建模实验课程,在教学过程中提出了创新实践团队的概念,针对创新实践团队建设,本文提出草图追踪模块和自由曲面模块结合,其他模块辅助建模的教学方法,该方法利用现有产品的三视图,根据图片里面的信息创建自由曲线,再由自由曲线构造曲面,曲面构造实体,最终形成三维模型。

知识驱动飞机翼面结构快速设计

为提高飞机翼面结构初步设计阶段的质量和效率,对飞机翼面结构的建模过程进行研究.定义了结构布局坐标系及构件位置参数引用规则,提出了基于模板的翼面结构快速建模的方法.选择适合的参数化工具开发了知识驱动的飞机翼面结构的快速设计系统,将设计方法、规则及专家经验等知识进行封装,实现了翼面结构的自动布局并生成布置模型.在此基础上针对模型不同单元的生成逻辑,分别进行了实体模型的建立,通过用户自定义特征(UDF,User-Defined Features)技术进行几何特征体的参数化建模,在布置模型基础上自动实例化.最后通过飞机机翼翼盒结构实例验证了方法的可行性和有效性.

适应弯扭隔肋的涡轮叶片多种扰流肋造型方法

针对弯扭冷却通道内扰流肋的特点,提出了基于等距曲面的扰流肋造型方法,用隔肋等距面和叶盆或叶背等距面裁剪平板工具体得到肋条,以此为基础完成扰流肋建模.深入分析了该方法的原理;提出隔肋面自动识别和曲面匹配算法;提取了关键造型参数;给出了基于草图的参数化实现方法,并在UG上开发出了造型模块,实现了适应弯扭隔肋的多种扰流肋造型.

Gaussian-Hermite矩旋转不变矩的构建

矩及矩的方程因其较强的表述图像特征的能力在图像处理与模式识别中有着广泛的应用,但目前基于具有正交性质的Gaussian-Hermite矩的研究还比较有限.针对Gaussian-Hermite矩进行深入的研究,将其推广到极坐标下复数空间中,提出Polar-GaussianHermite矩;给出利用升降算符计算矩的方程的方法;并利用极坐标下复数空间中的优势,以及它们之间的一一对应关系,推导Gaussian-Hermite矩的旋转不变矩,并给出其旋转不变矩的独立与完备集.实验结果验证所提出的旋转不变矩的正确性,以及良好的数字稳健性.

航空发动机叶片CAD技术综述

航空发动机是飞机的"心脏"。航空发动机研制技术复杂,投资巨大,周期长。各国航空发动机行业在突破航空发动机设计技术、材料科学技术和制造技术的同时,广泛采用CAD技术,大力推进产品的信息化。

自由曲面上曲线物理空间和参数空间互相转换算法

根据曲面曲线上的点与曲面参数域之间的对应关系,提出了一种实用的物理空间与参数空间的转换算法。曲面和曲线离散后,用迭代法求得曲线离散点列对应的曲面参数值,以求得的参数值为型值点在曲面参数平面上构造插值曲线,然后根据插值曲线细分曲面曲线可得到曲面曲线在曲面参数平面上更加精确的投影曲线。计算实例表明投影曲线映射到三维空间与原曲面曲线高度一致。

基于特征的航空发动机涡轮叶片参数化设计

从零件层、特征层和参数层的角度,详细分析和阐述了涡轮叶片及其叶身特征、叶身附属特征和标准件之间的关系。给出了涡轮叶片的叶身特征、标准件,以及叶身附属特征中的扰流柱和隔肋特征参数化设计的实例。详细介绍了扰流柱和隔肋的参数化设计过程,以程序设计结合标准模板件的方式实现了扰流柱和隔肋的参数化设计。

涡轮叶片模具三维模型重构及误差分析

为了得到涡轮叶片模具制造误差量化分析结果,提出基于模型重构技术的误差检测方法。分别根据理论设计数据和实物测量数据建立了涡轮叶片模具的三维设计模型和实物模型,设计模型将为误差分析提供理论依据,通过两个模型配准和型面误差分析,得到量化制造误差。研究结果可用于类似的零件的数字化检测和误差分析。

腔体RCS计算前置处理中网格单元的相互遮挡判断

在对飞行器的腔体进行RCS计算时,需要考虑各部分的相互散射影响,即需要判断腔体内表面上各网格单元之间的相互遮挡关系。论文提出了一种快速高效针对腔体网格进行网格单元相互可见性判断的新方法。该方法利用网格单元的拓扑关系进行判断,需要先对整个腔体剖分的网格单元按照拓扑关系从腔体曲面的一端到另一端按照环状结构排序。算法具有其他常规算法不可比拟的优点。

面向气热耦合的涡轮叶片计算域模型建模方法

针对冷却结构复杂的涡轮叶片在气热耦合数值模拟中计算域模型建模效率低、模型质量不稳定以及对数值模拟适应性差等问题,分析面向制造的涡轮叶片模型及建模方法,结合气热耦合数值模拟对涡轮叶片数值模拟的实际需求,提出一种面向气热耦合的涡轮叶片计算域建模方法。通过外型冷却特征自动定位生成算法,创建涡轮叶片冷气域部分;通过自适应管道求交算法、边界自动匹配算法,创建能够适应不同叶型的涡轮叶片燃气域部分;此外,在创建流体域的过程中提取气热耦合数值模拟所需的关键几何特征及非几何信息,并与冷气域、燃气域、叶片实体集成,完成气热耦合计算域模型的生成。基于以上研究开发涡轮叶片气热耦合计算域模型快速建模系统,验证所提方法的有效性。

基于骨架模型的船体结构快速建模

针对当前我国船舶结构设计中迭代次数多、设计存在异地性的问题,提出一种船体结构快速建模方法。以"自顶向下"为设计思路,以骨架模型为实现载体,对船体结构特点进行分析、总结后构建了面向船舶结构的骨架模型,给出船体结构骨架模型的定义。通过船舶结构的骨架模型与参数坐标系实现船舶总体的快速布局设计;建立参数坐标系与船体板架之间的关联关系实现船体结构的快速建模与快速调整,并给出相应算法;给出设计信息的组织方式并将设计信息集成到骨架模型实现船体结构模型的完整性定义与快速建立。最后基于CATIAV6平台开发快速建模系统,并通过纵骨架式船体结构验证了方法的可行性。

无人机结构参数化关联设计及快速调整

针对全复材无人机结构设计特点,详细阐述了整机设计流程。研究了CATIA参数化关联方法和以"布局草图"为核心的自顶向下的设计,提出了无人机结构的参数化装配体关联设计方法,实现了关联引起的模型变更,从而实现了模型快速修改和调整。以某无人机结构为例,验证了关联设计建模方法的有效性。