均匀试验设计法在高超声速飞行器外形设计中的应用

阐述了在进行高超声速飞行器外形设计中,应用试验设计方法的必要性.简要介绍了均匀试验设计原理和高超声速飞行器设计要求,应用均匀试验设计法对高超声速飞行器外形参数进行试验,建立一组回归方程,并给出优化设计值,达到提高飞行器气动性能的目的.     

具有乘波侧缘的高超声速飞行器气动外形设计

为了保持高超声速发动机流道构形，利用锥导乘波构形设计方法设计乘波侧缘与中心流道一体化构形构成高超声速飞行器基本构形，对设计构形的乘波特征进行了数值验证，利用乘波构形在高马赫数下的过渡乘波特性，采用变马赫数设计，设计了不同的乘波侧缘与中心流道一体化构形，研究表明通过该方法可以快捷的获得完全乘波的构形作为高超声速飞行器一体化构形。     

RBCC高超声速飞行器粘性效应分析研究

针对高超声速飞行器飞行过程中粘性对气动特性的干扰效应,探讨了高超声速粘性效应的相关理论,应用CFD数值模拟方法对RBCC高超声速飞行器巡航阶段的粘性效应进行了研究,在此基础上考察了粘性对高超声速飞行器轴向力系数和升阻比的影响.计算获得了飞行器巡航阶段下的气动特性曲线.将其应用于高超声速飞行器概念设计中,数值模拟结果作为高超声速飞行器结构和气动分析的初步准备工作是必须及合理的.     

空射弹道式高超声速导弹多学科优化设计研究

空射弹道式高超声速导弹是目前最接近实用的高超声速飞行器,为研究该导弹的性能采用多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术,对该导弹设计中所涉及的学科进行集成,构建了该导弹的MDO框架,并基于此框架对导弹开展优化设计。优化结果显示了该导弹的潜在性能,同时为该导弹的改进和发展提供了依据。     

高超声速三维内收缩式进气道研究进展

高超声速进气道是超燃冲压发动机的关键部件,综述了国外在高超声速三维内收缩式进气道方面的研究动态,分析了包括Busemann进气道、Jaws进气道、方转椭圆式进气道及内乘波式进气道在内的几类三维内收缩式进气道的特点。对高超声速进气道研究趋势进行了展望,指出乘波前体与三维内收缩式进气道的一体化设计以及主动流动控制技术在进气道上的应用可能给未来高超声速飞行器的设计带来变革。     

基于工程快速计算方法的高超声速高升阻比飞行器气动特性研究

基于工程快速计算方法研究了高超声速高升阻比飞行器过渡流区气动特性.首先应用一与所研究飞行器相近气动布局作为验证外形,对连续流区牛顿类高超声速工程快速计算方法在高超声速高升阻比飞行器上的计算精度进行了评估.研究表明,高超声速工程快速计算方法在其应用范围内,对高超声速高升阻飞行器的气动特性具有较高的预测精度,可以满足工程设计需要.最后,在连续流区使用同样的计算方法,同时考虑高空稀薄气体效应,通过所建立的桥函数给出了所研究高超声速高升阻比飞行器过渡流区的气动特性.     

高超声速远程滑翔飞行器外形设计方法

结合高超声速远程滑翔飞行器在升阻比、容积率和容积等方面的性能需求,对锥导乘波构型底部基线方程的确定方法、构型顶点至基本流场顶点的距离等问题进行研究;采用面元法计算分析了各外形控制变量对飞行器性能的影响规律;总结得出高超声速远程滑翔飞行器各外形设计变量确定的先后顺序及准则.     

吸气式高超声速飞行器控制研究综述

吸气式高超声速飞行器控制系统的任务是在飞行包线内通过发动机提供的推力改变飞行速度并利用气动舵面偏转调整飞行姿态,控制飞行器精确跟踪制导指令。通过探讨高超声速飞行器的动力学特性,从系统建模和控制策略研究两个方面对高超声速飞行器的控制系统设计研究现状进行了分析和阐述,所得结论可为相关研究提供借鉴与参考。     

国外高超声速飞行器气动布局发展分析

介绍了国外高超声速飞行器的发展历程。从气动布局角度对高超声速飞行器进行分类,重点对典型高超声速飞行器的气动布局特点及关键技术进行分析,得出对高超声速飞行器技术发展的启示。     

再入滑翔式飞行器弹道特征与乘波构型设计

再入滑翔式飞行器是一种新型的远程快速精确投送工具.研究了滑翔式飞行器与常规再入飞行器的弹道特征;分析了速度倾角和升阻比对射程、高度和飞行时间的影响;建立了滑翔式飞行器对高升阻比的设计需求;采用改进的遗传算法开展了锥导乘波构型的多目标优化设计研究;并通过数值模拟和风洞实验分析了优化外形的气动性能.研究表明,高升阻比是滑翔式飞行器实现远程、快速、精确打击和机动能力的重要决定因素,乘波构型是实现高升阻比气动布局的有效手段;考虑到实际应用,需要综合升阻比、容积率和容积等要求进行多目标优化设计.数值模拟和风洞实验表明优化设计外形具有较好气动性能.     

滑翔飞行器多投放条件下飞行性能优化

滑翔飞行器一般可在较大空域和速域范围内的多种条件下投放使用。为综合提升滑翔飞行器多投放条件下的射程,以飞行性能分析中的最大射程分析为核心,兼顾最大射程的制导控制系统设计实现问题,建立包含几何外形、气动、结构质量和飞行性能4个学科的多学科分析模型。前3个学科主要为飞行性能分析提供必要的数据支持;飞行性能学科模型则在控制系统、弹道和制导律设计基础上,采用弹道仿真进行最大射程分析。针对滑翔飞行器增程优化对满足约束的初始设计方案需求,以美国联合防区外武器为参考,设计了满足约束的初始方案。在此基础上,对初始方案进行多投放条件下飞行性能分析。结果表明：初始方案的飞行性能与联合防区外武器的实际能力接近;调用多学科分析模型用于增程优化中不同设计方案的评价,最终方案的综合射程得到一定提升。     

鱼雷总体多学科设计优化集成平台及其关键技术

分析了鱼雷总体设计所面临的技术瓶颈及多学科设计优化的应用趋势。基于项目管理、流程管理、数据管理、知识工程和多学科设计优化等技术,提出了鱼雷总体多学科设计优化集成平台的构想,详细论述了该平台的体系结构以及构建该平台所需解决的关键技术。本文的工作可作为进一步深入研究及构建鱼雷总体多学科设计优化集成平台的参考。     

基于isight的某转管武器弹簧缓冲器优化设计

针对转管武器试验过程中出现的后坐阻力和后坐位移过大的问题,以某型转管自动机为研究对象,提出了一种基于isight的缓冲器优化设计方法.基于动力学分析软件ADAMS建立转管武器虚拟样机模型并对其计算结果进行分析.然后基于isight多学科优化技术,以最大后坐阻力作为目标函数,在后坐位移不超过19 mm的约束条件下采用最优拉丁超立方设计方法对缓冲簧设计参数进行灵敏度分析.利用isight集成ADAMS运行程序,采用多目标遗传算法NSGA-II对缓冲簧设计参数进行并行优化设计.实验结果表明:优化后的设计参数与最初方案相比其后坐阻力显著减小,同时该设计方法为转管武器缓冲器优化设计提供了参考依据.     

船用高压比大流量增压器涡轮多学科设计优化

针对船用高压比大流量增压器涡轮的多场耦合问题,综合考虑学科间耦合、相互影响,利用反距离加权平均插值函数实现气压、温度到结构域的传递,网格重生成技术实现结构变形向气动分析模型的传递,建立了考虑气动、传热、强度、振动几个学科的增压器涡轮多学科可行(MDF)分析模型,在优化算法的驱动下实现了多学科设计优化。在MDF分析模型中,经过3次迭代实现了耦合系统的求解;在优化过程中,针对造型参数众多所导致优化设计规模巨大的问题,开展造型参数的主效应分析,选取对性能影响的主要参数作为设计变量,以加权平均方法权衡各个学科之间的矛盾,实现增压器涡轮综合性能的提高。     

装甲车辆人机界面直向设计方法探讨

该文在综合国内外人机界面设计研究方法的基础上, 提出了一种集优化设计及评价为一体的装甲车辆人机界面直向设计方法. 通过在某型装甲车辆中对其驾驶座椅的布置与设计应用实践证明, 该方法设计精度较高,能满足装甲车辆人机界面优化设计的需求.     

多学科优化设计技术在现代鱼雷设计中的应用展望

介绍了国内外多学科优化设计技术的现状与发展，基于该技术在国内起步较晚、在鱼雷领域的应用还是空白的现状，展望了多学科优化设计技术在现代鱼雷技术中的应用，认为应从4个方面开展工作：建立适合鱼雷使用的系统优化模型；确定优化算法；研究优化设计流程；建立鱼雷总体多学科优化设计平台，从而实现全雷各系统各学科的协同设计，提高鱼雷总体设计水平。同时介绍了几种优化算法，如单级优化算法、并行子空间优化算法和协作优化算法，以及几种优化设计平台，如美国Engineous Software公司开发的iSIGHT软件、Sandia国家实验室开发的DAKOTA软件、Vanderplaats开发的VisualDOC软件、Phoenix Integration公司开发的ModelCenter软件等的技术特点。     

Torpedo Overall Multidisciplinary Design Based on Collaborative Optimization

A torpedo multidisciplinary design optimization （MDO） based on the collaborative optimization is proposed. Through decomposition and coordination, some problems in torpedo design such as multidisciplinary coupling, large data volume and complex data relationships can be solved. Taking aim at some complex problems in the torpedo design, such as computation in multidisciplinary design, organization, modeling and information exchange, the collaborative optimization methods based on approximate technology are presented. An example to increase the torpedo range is also given. It demonstrates that the method can converge quickly, has higher reliability and smaller data throughput, and is a very effective MDO method.     

可靠性优化方法在飞航导弹多学科设计优化中的应用

飞航导弹多学科设计优化(MDO)中,设计变量的不确定性可能降低设计结果的可靠性,传统的MDO方法无法解决这个问题。基于序贯优化和可靠性估计(SORA)的可靠性优化方法将优化设计和可靠性分析有机结合,在优化过程中考虑设计变量的不确定性,并采用单循环形式搜索优化设计结果。通过飞航导弹多学科设计优化的算例,可知基于SORA的可靠性优化方法不仅可以减小设计变量不确定性对设计结果的影响,提高可靠性,还可以有效提高计算效率。     

同轴磁场调制式磁齿轮电磁优化设计

随着未来特种车辆对传动效率和可靠性需求的不断提高,电传动将成为未来传动的重要发展方向,磁齿轮电磁优化设计是未来新型电传动研发中的关键技术之一。对同轴磁场调制式磁齿轮传动原理进行分析,建立磁齿轮磁力传动的解析方程,形成基于Taguchi法与多目标鲁棒性优化算法相结合的磁齿轮电磁优化设计方法,对典型工况下磁齿轮样机的速度与转矩特性进行台架试验。结果表明：磁齿轮样机额定工况下传动比稳定在6.67,输出转矩为359.7 N·m,输出功率为56.49 kW,效率达到98.1%,转矩性能与效率达到优化设计目标,验证了电磁优化设计方法的有效性。     

多管火箭炮射序优化

针对多管火箭武器的射击顺序会对其动态性能造成影响的情况,对多管火箭炮发射顺序的优化问题进行探究.把某火箭炮的发射动力学集成在多学科优化设计软件Isight中,采用Isight软件中自带的多岛遗传算法(MIGA),以火箭弹起始扰动的中间偏差最小作为优化目标对多管火箭武器的射击顺序进行优化分析,计算结果验证了射序优化的可行性.研究结果表明:多岛遗传算法对于求解非凸的、高度非线性问题是一种较好的优化方法.该方法可以为同类型火箭武器射序优化提供参考和依据.