Автоматизация построения крыла ЛА

[zerganalizer]

https://www.youtube.com/watch?v=vg5Wk5CYxnU


Generative design for aerodynamics: theoretical surface. Испытания новой версии модуля автоматического проектирования крыла самолета по новой технологии построений в виде цельной гладкой поверхности с непрерывностью G3 и кинематическим алгоритмом построения крыла - sweep. В отличие от первого релиза http://www.youtube.com/watch?v=K21A0xr2xNs http://www.youtube.com/watch?v=586TS8ZjsNk и http://www.youtube.com/watch?v=Ri_krq8cKN4 эта версия является многовариантной многокомпонентной разработкой из серии модулей с разными алгоритмами, которые взаимно совместимы и работают друг поверх друга, а количество профилей стало произвольным. Также почти втрое повышено быстродействие относительно первой успешно проданной версии и добавлены 3 новых метода построения поверхности крыла. Это первая бета-версия, где многие опции скрыты, в демонстрации использован метод крутки профилей вокруг проекции точки максимального подъема профиля на его хорду (вокруг теоретического лонжерона, как бы я назвал этот метод). Крутка может быть и через максимальные строительные высоты профилей и полностью произвольная. Главной особенностью этой генеративной версии (на основе моих инструментов для generative design for aviation) стало применение при построении крыла монолитной поверхности с G3 внутри как sweep-примитива на основе недокументированных возможностей CATIA. У меня есть доказательство работоспособности моего метода задания крыла в виде видео со встроенным анализом CATIA (для покупателей только).

Итак, каковы возможности этой разработки? Я приведу краткий перечень фишек, реализованных еще в первой версии:

1. В качестве профиля может задаваться любая кривая (любым фичером в дереве) по общеизвестному стандарту, в том числе прочитанная вот таким https://www.youtube.com/watch?v=6_suay2yFf4 способом в виде примитива-читалки из файла с координатами.
2. Каждый профиль, используемый при построениях, может быть разогнут в области хвостиков на строго заданную величину (технологический зазор), причем неважно - каков профиль в оригинале. Если исходная кривая профиля уже имеет такой зазор, он станет равным тому, что в опциях моего генератора. Эти зазоры по умолчанию одинаковы, но ничто не мешает сделать их разными и даже вычисляемыми, например, от позиции по размаху крыла.
3. Построение профилей по размаху с трансформацией каждого к местоположению происходит на основе прямого вычисления точки крутки профиля (0-1, по позиции мах. подъема, по пересечению мах. строительной высоты и хорды) на основе образующих крыла в плане и кривой поперечного V. Новый релиз допускает создание решателя по другим алгоритмам, например, с соблюдением линейности передней и задней образующих крыла (в 3D, а не в плане). Недокументированное ноу-хау. Мне говорили, что это невозможно, но они ошиблись...
4. Поверхность крыла не имеет характерных при обычном проектировании дефектов прогибания-вспучивания в зависимости от форм соседних профилей крыла. В первой версии для этого строились сервисные поддерживающие кривые методом прямого вычисления как огибающие кривые переменного отступа от хордальной поверхности с соблюдением правила - отступ от хордальной между профилями не меньше минимума и не больше максимума. Эти кривые, заменяющие сплайны, разработаны мной тоже на основе недокументированных возможностей ICEM и имеют, помимо указанного правила, еще и гладкость G3. Вторая версия может не использовать это - найдем более мощный способ строить крыло методом цельного sweep с корректными правилами кинематического морфинга от профиля к профилю, обеспечиваемые (снова недокументированными) возможностями построения в CATIA.

Ноу-хау новой версии стало то, что задавать положения и параметры каждого профиля по размаху теперь можно весьма удобным способом прямо в теле фич профиля. Мои решатели крыла на основе generative design с помощью моих новых универсальных решателей дает возможность задавать любое количество профилей по размаху с легким включением и отключением их из генерации крыла. Разделение на 2 этапа дает возможность создавать наборы взаимосовместимых решателей для 2-х и более этапов построения крыла, в финале которых универсальный wing creator делает само крыло по нескольким возможным алгоритмам.

Кстати, я предлагаю всем желающим прислать мне входные данные, чтобы я построил по ним крыло для того, чтобы вы могли проанализировать результат или даже продуть его в аэродинамической трубе. Для каждого желающего я готов бесплатно сделать 2 построения крыла по входным данным при условии, что после испытания крыльев я узнаю о результатах испытаний.

Продолжение следует...

[browser1]

У меня к Вам пара вопросов касательно 2 и 3 пунктов.
Вы пишите, что обеспечиваете технологический зазор на задней кромке. Можно полюбопытствовать, как именно Вы "разгибаете" профиль? Меняете координаты последних точек, или поворачиваете верхнюю и нижние кривые?
И Вопрос относительно крутки профиля. Насколько я понял Вы определяете точку крутки профиля, как точку пересечения хорды и максимальной высоты профиля?

[zerganalizer]

Отвечу по пунктам.

1. Алгоритм разгибания - ноу-хау, но разгибается плавной деформацией вся прямая, величина разгибания от 0 до заданной величины на хвостиках (собственный зазор профиля учтен) по линейному закону (можно модифицировать, если нужно по другому закону) начиная от позиции на профиле в точке максимального подъема профиля. Эта точка позиции начала разгибания может под заказ быть выведена во внешние параметры либо вообще задаваться персонально по каждому профилю. Это означает в-целом, что лобовая часть профиля остается исходной (по умолчанию). Разгибание проволоки - это же не поворот, это упругая гибка...

2. На текущий момент профили, что мне задавали, были в-основном симметричные. Более того, все они были из текстов точек с координатами. Если идеально нужно, то точкой крутки профиля должна быть точка не на хорде, как у меня сейчас, а на средней линии профиля, в таком случае если задаться максимальной строительной высотой (у меня она считается с учетом угла крутки, т.е. строго вертикально, как профиль ни крути), то точкой крутки должна быть середина ее (или пересечение со средней линией). Поскольку подавляющее большинство профилей, что юзают у нас, идут точками, то к ним естественно не прилагается описание (точками?) средней линии профиля либо у этого профиля хорда и средняя линия - едины. Поэтому я сделал точкой крутки профиля все точки на хорде. Однако, в этой разработке средняя кривая интерполируется из полученной кривой профиля, довольно точно, но этот алгоритм у меня не вызывает уверенности в его абсолютной точности. Полученная искусственным образом средняя линия потом дает на выходе фичи срединную поверхность, которая может использоваться, например, как поверхность разъема половинок прессформы при производстве БПЛА. Если нужно, точки крутки профилей можно "перенести" на среднюю линию, но алгоритм ее мне не вполне нравится, так как на NACA-профилях, сделанных строго по методичке, а не программой x-foil, вычисленная средняя линия (у меня есть UDF 4 и 5 digit профилей, считаемых математически) и аппроксимированная из готового профиля немного отличаются в носовой части. Короче, алгоритм извлечения средней линии нужно дорабатывать, создавать версии алгоритмов...

Список реализованных алгоритмов крутки (точки крутки всегда лежат на поверхности выдавливания от кривой поперечного V):

А. "Вокруг лонжерона" (так назвал, если ошибся в названии - неважно) - вокруг позиции точки максимального подъема профиля (верхний предел профиля относительно хорды, вычисляется по кривой). Точка крутки лежит на хорде как перпендикулярная ее проекция (или пересечение максимальной высоты ВЕРХНЕЙ половинки профиля, иначе это будет строительная высота, см. ниже).
Б. "Вокруг максимальной строительной высоты". Находится максимальная толщина ВСЕГО профиля (с учетом низа и угла крутки) в ВЕРТИКАЛЬНОМ направлении, она пересекается с хордой, и точка пересечения будет точкой крутки.
В. "Вокруг носиков" - позиция на хорде равна 0.
Г. "Вокруг хвостиков" - позиция на хорде равна 1.
Д. Произвольная для всех - от 0 до 1 ваше число.

Кроме этих синхронных алгоритмов возможность влезть внутрь и покрутить "сервисные настройки", отключив равенство алгоритмов по профилям, тогда вручную для каждого профиля можно все это задавать в любом сочетании. Сама UDF является "открытой", т.е. внутри нее тоже UDF с основными операциями в виде уже "зашифрованных" UDF, параметры которых можно настраивать независимо, отключив конкретные правила внутри дерева. Все это справедливо для первой версии разработки, описана в видео autocatsys.avi (слайд-шоу презентации). Генеративная версия на любое число профилей управляется сложнее, но возможности по крутке / разгибанию те же. Таким образом, разгибание приводит зазор хвостиков к заданной величине, при необходимости, даже "подгибая" уже слишком "разогнутые" изначально профили, но загнуть строго в ноль нельзя (в микрон - можно).

Как-то так.