基于模板的燃气发生器向导式设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空宇航推进技术研究范畴，涉及一种基于模板的燃气发生器向导式 设计方法。
【背景技术】
[0002] 单组元燃气发生器是微小型液体火箭发动机中的一种，常用于飞行器的姿轨控动 力系统。根据总体对单组元燃气发生器的要求和初步确定的组件，在合理的技术条件和限 制范围内开始燃气发生器的系统设计。
[0003] 由于燃气发生器的设计有一定的设计规程，加之选用参数繁多，燃气发生器设计 工作者经常需要花费大量的精力进行繁忙的绘图和计算，通过优化选择、反复迭代和实验 验证来不断改进组件特性和系统特性，以满足设计要求，完成燃气发生器的最终设计。燃气 发生器设计与总体设计常常是重叠、交错和反复进行的过程。
[0004] 在以往的单组元燃气发生器设计过程中，具有丰富专业知识和经验的设计人员对 整个设计过程起着举足轻重的作用。而且在实际工作中会出现一些不必要的差错。目前的 设计方案流程效率低，模型修改困难、耗时。而且设计质量因人而异，很没有保障。所以，传 统的设计方法可谓是门槛高，效率低，质量也不稳定。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种适合单组元燃气发生器设计方法，克服现有设计方法 的不足。
[0006] 本发明的技术解决方案是：本发明基于模板的单组元燃气发生器向导式设计方 法，其特殊之处在于:包括以下步骤：
[0007] 1)确定总体分配的技术要求
[0008] 2)概要设计:对总体分配的技术要求进行分析和解读，根据技术要求初选主要设 计参数，并进行初步的性能指标参数计算，具体为：
[0009] 2.1):根据总体要求的燃气发生器主要技术指标，确定燃气发生器的宏观结构参 数；
[0010] 2.2)根据2.1)中确定的参数，在已定型的燃气发生器性能参数中，选择本次设计 的燃气发生器的分解室参数；
[0011] 2.3)根据2.1)及2.2)中确定的参数进行热力计算，给出燃气发生器的主要性能参 数；
[0012] 2.4)如果步骤2.3)中得到的主要性能参数能满足总体分配的技术要求，则进行下 一步设计，反之调整步骤2.1-2.2中的参数，重新计算；
[0013] 2.5)将步骤2.1)、2.2)及2.3)中最终确定的符合总体技术要求的参数汇总成表；
[0014] 3)部件设计
[0015] 3.1)参数建模:对组成燃气发生器的各个组成部分分别进行参数建模;参数化建 模时，将燃气发生器的关键设计参数变量化，提取已定型的燃气发生器模型中众多设计参 数之间的主要约束关系，并将其固化在模板中；为优化设计和变量化驱动三维建模提供数 据接口和技术支持；
[0016] 3.2)根据概要设计中与装配相关的参数，对各部件参数模模板中的与装配相关 的参数进行调整，保证各部件的可靠装配；
[0017] 3.3)根据概要设置中的相关参数设置及以往成熟设计经验，确定各部件参数模板 中的其余的变量参数值，完成各部件的详细设计；
[0018] 4)仿真验证。
[0019] 上述单组元燃气发生器的模板主要由头部设计模板、分解室设计模板和喷管组成 设计模板组成。
[0020] 上述头部设计模板包括喷注器设计子模板、喷注管设计子模板及头部辅助结构设 计子模板。
[0021] 上述喷管组成设计模板包括锥形喷管模板、双圆弧喷管模板、特型喷管模板。
[0022] 本发明与现有技术相比，优点是：
[0023] 1、本发明进行参数化建模，支持燃气发生器参数化驱动建模系统，简化模型修改 过程，让优化成为可能，并为后期的参数化设计结果数值仿真提供技术支持。该设计方法以 设计变量为桥梁，沟通了燃气发生器部件结构设计与性能仿真，实现了对"方案-结构-性能 仿真"整体的参数化衔接。基于模板化设计，让单组元燃气发生器设计任务类型化，更方便 选择和设计。
[0024] 2、本发明通过向导式数字化设计，用简单明了的设计模板，帮助设计人员进行燃 气发生器的关键设计参数、各部件结构形式以及推进剂种类的选择，支持设计人员顺利完 成由知识驱动的专业自动化设计，达到提高设计效率和设计质量的目的。该方法的主要优 势体现在能够根据产品本身以及设计过程的特点，制定一个全面的包括设计思路和设计参 数的模板，使得设计人员能够根据其设计思路和产品参数特点，快速地使产品从构想成为 现实。
【附图说明】
[0025] 图1为数字化设计模块结构图；
[0026] 图2为参数化驱动建模过程。
【具体实施方式】
[0027]以下对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明基于模板的燃气发生器向导式设计方法，能够根据单组元燃气发生器性能 指标要求，用简单明了的设计流程，帮助设计人员进行燃气发生器的关键设计参数、各部件 结构形式以及推进剂种类的选择，为能够进行快速模样生成提供条件。向导式数字化设计 的核心在于建立合适的设计流程，该流程应与传统的设计经验方法相适应，能够将设计经 验转化为流程中的备选项，同时统一化管理设计过程中的细节问题，做到尽量避免重复设 计，达到快速建模的目的，设计流程如图1所示：
[0029] 采用参数化建模技术是该方法的主要特色之一。参数化技术是指采用参数预定义 的方法建立单组元燃气发生器设计模板的集合约束集，指定一组尺寸作为参数使其与几何 约束集相关联，并将所有的关联式融入到应用程序中，最终由程序根据这些参数及其变化 顺序地执行表达式来实现设计的方法。在参数化的设计中，初始的单组元燃气发生器零件 图设计和装配图都是粗略的，以后逐步反复细化和充实。这种设计流程叫做"自顶而下"的 设计。
[0030] 结构设计能够满足参数指标要求后，结构参数经过归纳整理，形