一种Bézier曲面C~1拼舍方法的矩阵表达式

Bézier曲面拼合,一般可以给出直观的几何解释——即用拼合边的第二排矢量(第一辅助准线)顶点的改变来说明实现C~1拼合的条件。遗憾的是,由于其矩阵表达式有些复杂,一般都将修改后的第一辅助准线表示为代数形式。这就失去了它的几何直观性。本文根据Bézier和Sioussion提出的一种C~1拼合方法[1],推导出两张n×n曲面C~1拼合时拼合曲面Bézier多面体的矢量矩阵一般公式。该结果会给用Bézier方法建立的人机交互计算机辅助几何设计系统的计算和对曲面进行拼合修改带来方便。     

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.      

三维物体用2×1次参数曲面柱体拼合造型

本文介绍了一个小型精巧的三维体素拼合造型系统。 在本系统中,用2×1次Bézier曲面片定义了三种柱体(立方体、圆柱体和任意周边柱体)做为基本体素,并且设计了一个精炼的数据结构。数据结构中,由于没有采用目前常用的翼边结构,故占用内存少,数据管理简便。 在拼合求交中,提出了以简单拼合曲面片偶做为基本求交单元的相贯线求解方法,并对简单曲面片偶的性质进行了深入的研讨。在求交时采用了分割算法,简化了求交计算。求出的交线是用二次Bézier曲线逼近,以解决多次拼合求交问题。 集合运算以后,各体素间是通过环(即交线)进行链接。 本系统是用FORTRAN语言编写的,包括53个子程序,并通过曲轴和壳体两个零件实例的拼合造型进行试用,表明本系统是可行的。     

利于翼型优化设计的超临界翼型参数化方法

为减少超临界翼型优化中的设计变量,消除优化结果的不光顺现象、保证C₂连续,在优化过程中控制翼型几何特性的变化范围,设计出了由4条首尾相接的有理Bézier曲线表示的超临界翼型的翼型参数化方法,该方法对翼型数据的参数化过程中主要运用了Bézier曲线拟合算法与SPSA(Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation)优化算法,并在Bézier曲线拟合算法中使用了有别于常用方法的数据点参数选择方法.将这种超临界翼型参数化方法与优化算法结合便可实现翼型优化设计,其中的设计变量为21个,优化结果不仅光顺且满足C₂条件,通过设定设计变量变化范围便可控制相应的翼型前缘半径、上下弦最高最低点的位置与曲率、尾部契角等几何特征.      

基于变尺度混沌算法的曲面品质优化

曲面品质优化是曲面重构中的常见问题，在航空航天和汽车等高端产品设计中，如果要求重构的曲面间具有高阶连续性，往往需要进行大量的优化工作。为了便捷地得到光滑的高品质曲面，提出一种基于变尺度混沌算法的曲面品质优化方法。引入可调参数，在与邻接面NURBS曲面片一阶连续条件下，可以灵活调整多个参数值对目标面进行变形操作；建立变尺度混沌优化的数学模型，计算出可调参数组的最优解，得到相对原曲面变形量最小的高品质曲面。通过案例分析验证了所提方法的鲁棒性和实用性。对优化后的曲面进行光影分析，结果表明：所提方法可以在保证曲面品质的同时，提高曲面重构的效率。     

基于面片单元的舱室容积测量与计算方法研究

LNG、LPG舱的容积计量在国内目前还处于起步阶段,本文提出了基于面片单元的舱室快速自动化扫描测量方法,论述了基于NURBS曲面的舱室建模正、反算数学模型,研究了基于NURBS曲面加密格网的舱室容积计算方法,以上研究给出了一种快速、精密的LNG、LPG船货舱容积测量及计算的方法。     

在电子干扰环境中飞行器隐身性能计算

建立了在远距支援干扰和自卫或随队干扰下飞行器隐身性能计算方法.考虑的对抗情况是突防方用一架飞机进行远距支援干扰或者自己携带干扰机进行突防.通过算例计算了各种干扰及目标RCS对飞行器隐身性能的影响.结论是∶有效辐射功率为10kW的远距支援干扰可以大大减小飞行器的等概率探测范围和发现概率,结合采用减缩目标RCS的措施时,隐身性能的提高更为显著.有效辐射功率为1kW的自卫或随队干扰可以使飞行器的等概率探测范围由无主动干扰的几百公里半径减小到几十甚至十几公里半径,结合采用减缩目标RCS的措施时,其等概率探测范围几乎缩小为0.      

C-R样条用于低散射目标爬行波求解

C-R(Catmull-Rom)样条具有直观、稳定、灵活、不需反求控制顶点等优点,特别适用于具有复杂外形的飞行器进行几何描述. 利用 (G¹,k=1) Catmull-Rom样条及其张量积曲面对低散射目标进行几何建模,并求解低散射目标爬行波RCS贡献,通过计算结果与实验结果比较,获得令人满意的结果.     

运动目标RCS特性分析

运动目标相对雷达姿态角的获得是动目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)研究中的重要内容.详细阐述了动目标姿态角的定义和计算方法,以及与静止目标姿态角的区别和联系.飞行器飞行中受气流的影响,会产生各种随机抖动,将影响动目标的RCS.利用准静态的方法分析运动物体的散射,在高频条件下,RCS主要来自面元散射、边缘散射和角反射器散射等.利用一种抖动模型,详细分析了抖动对动目标RCS的影响.仿真结果表明:随着频率的增加,抖动对RCS的偏离度增加;在不同姿态下抖动对目标的RCS的影响程度不同, 在某些姿态角下影响非常大.      

用变形模型整体构造B样条曲面方法研究

传统的造型方法都是基于纯粹的几何模型,通过几何上的型值点或边界曲线定义曲线或曲面,难于进行交互修改.基于物理模型的变形曲线、曲面造型方法将参数化几何描述方法与力学原理结合起来,使曲线曲面变形形态在一定程度上与弹性梁和薄壳相似.设计者可以通过施加于变形曲线曲面上的力或约束,或改变曲线曲面本身刚度来改变其局部或整体形状,克服了局部控制与总体光顺的矛盾.该造型方法已在光顺、N边域构造以及曲面的光滑拼接和过渡面构造等领域得到应用.      

雷达散射截面对飞机生存力的影响

飞机的雷达散射截面(RCS)是影响飞机生存力的重要因素之一.建立了飞机对由预警雷达、截击机和地空导弹组成的现代化空防系统的生存概率的计算方法.其中包括发现概率、击中概率和击毁概率的计算.在计算发现概率时,考虑了天线方向图传播因子和大气损耗的影响;在计算击中概率时,考虑了信噪比对脱靶距离的影响.通过计算,分析飞机的RCS对生存力的影响.研究结果表明,减缩飞机的RCS不仅可以显著降低飞机被探测的概率,而且还可以缩短截击机和地空导弹对飞机的最远拦截距离.为提高飞机的生存力必须降低飞机的RCS.     

一种方形腔体的目标散射特性及测量方法

雷达散射截面(RCS)是评价飞机隐身性能的重要指标，进气道对飞机的RCS有较大贡献，研究飞机进气道的散射有重要意义。相对于普通凸表面类型目标，进气道属于腔体，在远场条件计算、测量系统配置方面都需根据自身特有的散射机理做相应调整。借鉴矩形波导与远场关系理论，分析进气道等腔体类型目标的散射规律，判断进气道散射只与口面场有关。以一种方形腔体为例，采用几何光学法进行定量回波分析，通过电磁仿真软件FEKO进行仿真计算验证理论推导的正确性。在紧缩场和普通远场2种环境下，对腔体目标进行RCS对比测量研究。数值计算和实验测量的结果表明:对进气道等腔体类目标进行散射测量时，测试场仅需保证口面尺寸满足远场条件即可，但是测量系统需要具备2~5倍进气道长度的测量能力。      

低RCS齿形挂架参数选择研究

常规飞机的机翼与外挂架构成90°的二面角,成为飞机侧向的重要散射源.为求在不改变机体结构的前提下减缩飞机侧向RCS,采用齿形方案改变了挂架外形,消除了直角二面角结构,削弱了耦合效应.计算结果显示,改形的国产某型战斗机的机翼-外挂架结构的RCS在侧向重点姿态角内降低了9~13dBsm,证明了齿形改形方案能明显改善飞机侧向的耦合散射效应.在计算过程中使用了射线追踪法.      

基于MLFMA的飞行器锯齿边板散射特性分析

为精确求解散射问题,采用混合场积分方程、多层快速多极子算法(MLFMA, Multilevel Fast Multipole Algorithm)和共轭梯度算法的迭代技术,并改进了多极子模式数.金属球双站雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的算例表明,该方法在保证精度的前提下,降低了内存和计算时间;分析了锯齿边板的电磁散射特性,总结了锯齿边板相对于直边板在不同角域内的RCS减缩特性以及RCS减缩与入射频率变化之间的关系:随着入射频率的增高,RCS减缩效果迅速提高,且垂直极化减缩效果较水平极化减缩效果好.该结论可以用来提高飞行器的隐身性能.      

一种飞机大尺寸曲面测量点差异性规划方法

数字化测量技术在飞机大尺寸零部件检测的应用日益广泛，合理规划测量点数量和分布以精确地描述待测特征已成为关键问题之一。针对复杂曲线曲面的测量点规划问题，提出了一种基于确定性表达的测量点差异性规划方法。利用非均匀有理B样条（NURBS）理论精确拟合自由曲线，通过粒子群优化算法综合优化控制点及权因子，构建高精度的拟合曲线。提出了面向曲率特性和测量不确定度的布点策略，结合曲面特性建立完整、高效的测量点规划流程。基于CAA模块程序化实现了测量点规划方法，并以试验件为验证对象，验证了所提方法的可行性和系统的有效性。      

基于飞机三维模型的装配单元快速划分方法

以航空企业实际调研为基础,在传统飞机装配单元划分经验知识的指导下结合当前飞机数字化技术开展基于飞机三维模型的装配单元快速划分技术研究,提出以三维工艺分离面作为数字化装配单元划分依据,建立其建模算法和流程,并在此基础上进行装配单元构件快速识别和建模研究,建立装配单元快速识别和建模算法,从而实现装配单元的快速划分.这些技术和方法已在CATIA V5系统上得到初步开发和验证.     

基于造型系统的曲面及二维域有限元网格剖分

介绍了一个基于几何造型系统的有限元分析前置处理系统．其主要功能是对几何造型系统的ＮＵＲＢＳ曲面以及二维任意形体有限元网格划分．该系统可作为几何造型系统与有限元分析程序之间的接口．