基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。     

高超声速乘波飞行器多学科设计优化研究进展

来波飞行器由于其具有高升阻比特性而成为国内外高超声速飞行器研究的热点.介绍了飞行器多学科设计优化(MDO)的发展概况,简述了乘波构形优化设计的研究进展.在此基础上对高超声速乘波飞行器MDO的理论基础进行了分析,阐述了应用MDO技术进行高超声速乘波飞行器设计的必要性和可行性.重点从气动和结构系统的协同优化设计、机体和推进系统的一体化优化设计以及气动和控制系统的综合优化设计等3个方面讨论了MDO在高超声速乘波飞行器设计中的应用现状.提出了今后应加大对MDO集成框架的开发力度,大力开展包含可靠性和经济性分析的高超声速乘波飞行器多目标MDO研究.     

边界层转捩在高超声速飞行器外形设计中的应用

介绍了吸气式高超声速飞行器边界层转捩的特点及在设计环境方面的影响. 讨论了美国高超声速计划飞行器的外形选择从轴对称演化到尖劈状外形的过程. 分析了钝头体前缘钝化程度、壁面温度、逆压梯度对转捩的影响. 研究了来流马赫数、雷诺数、攻角对飞行器驻点气动热的影响. 使用基于线性稳定模型的emalik程序计算了转捩现象.     

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.     

从头部外形的变迁看高超声速飞行器热防护系统的发展

以高超声速飞行器头部外形设计的变迁为背景,介绍了高超声速飞行器热防护系统的发展历史与现状,探讨了高超声速飞行器热防护系统的发展趋势。     

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.     

高超声速飞行器制导控制及一体化设计方法

针对高超声速飞行器制导与姿态控制问题,从慢回路质心制导、快回路绕质心姿控、制导控制联合设计和制导控制一体化设计四个层面对高超声速飞行器制导控制方法进行了总结综述。基于当前各国高超声速飞行器的发展脉络和高超声速飞行器典型飞行特点归纳总结制导与姿态控制方法的重难点;以飞行阶段为准则分别阐述了高超声速飞行器助推段、滑翔段和俯冲段的制导策略及其内涵,结合现代控制理论剖析了已成功用于高超声速飞行器姿态控制的非线性控制过程;基于已公开的有限数目的文献,对高超声速飞行器制导控制联合设计和制导控制一体化设计方法进行了分析。最后,对高超声速飞行器制导控制一体化全集成设计的思路和趋势进行了探索总结。     

高超声速飞行器快速气动设计方法研究

针对概念设计阶段需对众多外形设计方案进行比较、分析和筛选以及大量使用CFD面临的挑战,提出了可用于高超声速飞行器概念设计的快速气动设计方法。该方法运用Open VSP实现对飞行器几何外形高精度参数化建模,气动力计算使用自主开发的一种基于当地表面斜度法和参考焓法的高超声速飞行器气动特性快速工程计算工具。最后以类X-37B飞行器为例进行气动敏感度分析,表明该方法具有较高的效率和精度。     

高超声速飞行器声载荷风洞试验方法

鉴于高超声速飞行器特有的外形布局和飞行状态限制,高超声速飞行器声载荷试验存在模型头部气动加热较强、弹舱内走线空间有限、弹翼声载荷测量难度较大等困境。针对这些难点问题逐一进行了分析研究,并提出相应解决方案,满足了试验的要求。通过风洞脉动压力试验,获得飞行器表面脉动压力系数分布、频谱特性、相干函数等重要衡量非定常载荷特性的参数,为高超声速飞行器结构设计提供数据支持。     

基于响应面方法的高超声速飞行器一体化布局气动设计与优化

建立了高超声速飞行器机体/推进系统一体化三维构型参数化模型,利用CFD数值计算开展了构型气动力的高精度数值试验并以此为基础建立了气动力响应面近似模型,以响应面近似模型作为气动力预测方法,结合遗传算法进行了高超声速飞行器三维构型的气动优化设计,获得了不同优化目标下的优化外形。     

鱼雷总体多学科设计优化技术研究进展

多学科设计优化是世界各国工业设计界新兴的研究领域，是解决复杂系统工程问题的有效手段。本文概述了多学科设计优化技术的研究进展，重点介绍了其组成要素、求解策略和典型优化框架的评估与比较。通过对鱼雷总体多学科体系结构的研究，将鱼雷总体设计划分为7个学科领域，以协作优化算法为例探讨了多学科设计优化在鱼雷总体设计中的应用方法，给出了设计模型，并指出了其研究方向和技术难点。     

均匀试验设计在参数设计中应用初探

简述了均匀试验设计用于参数设计的步骤及方法．详细介绍了均匀试验设计法用于电感电路设计和气动装置的参数设计．通过实例，比较了均匀设计与正交设计的参数设计结果．     

平面再入机动弹道经验公式设计法

在最佳弹道设计法的基础上,提出了一种新的机动弹道设计法-经验公式法;给出了各拟合系数的求法;通过仿真计算表明该方法计算简单,而且能设计出接近于最佳的机动弹道.     

遗传算法结合反设计的高升力翼型优化设计

文中采用遗传算法对压力分布进行寻优，得到目标压力分布后结合快速收敛的反设计方法来进行反推设计。翼型的反设计达到了设计要求，优化设计后的翼型具有良好的气动性能。该方法采用了自行设计的实数制编码程序并改进了传统算法，计算效率高且具有很强的鲁棒性和通用性。     

装备一体化设计过程中维修性设计要求的权衡技术

装备一体化设计过程中的维修性冲突避免技术体系,基于多种权衡算法,选择层次分析法确定各维修性设计要求的重要度.首先构建维修性设计要求的层次结构模型,其次分析维修性设计要求层次结构模型中每一层次的因素相对于上一层次某因素的单排序情况,最后依次由上而下计算维修性设计要求层相对于维修性特性层的重要性系数或相对优劣次序的排序值.     

软件系统设计的新方法--公理法设计

面向对象软件系统的公理法设计(ADo—oss)是将公理法设计(AD)原理用于大型系统软件设计的一种新方法．基于公理法的软件设计，模块被定义为设计矩阵(A)的行，对象(FR)与设计数据(DP)和A之间存在FRi=AijDPi之关联．它通过FR的变换和分解，自顶向下构造软件分级，产生定义模块；然后通过识别类、建立界面、系统编码，自底向上的构建面向对象模型，完成软件设计．并介绍了基于ADo—oSS的Acclaro的设计原则，及其FR顶级分解、一级分解和二级分解，以及FRll41分枝模块信息全设计矩阵表、OOT图和系统结构图．     

多学科设计优化在飞行器总体设计中的应用

飞行器总体设计涵盖了多个学科专业,包含大量的设计变量、状态变量、约束方程以及学科专业之间的相互影响,是一个典型的复杂系统。为了提高飞行器系统的设计质量和综合性能,文中针对飞行器总体设计的特点,在多学科设计优化理论技术体系的基础上,从工程应用的角度出发,探索出一套实现飞行器总体多学科设计优化的思路和方法,实现飞行器总体的自动设计和优化,使方案论证阶段初始参数的选择更具合理性。     

创新设计在机械结构设计中的应用研究

为最大化地发挥机械结构设计的作用,对机械结构设计创新进行研究。分析创新设计对机械结构设计的 重要性, 阐述创新设计在机械结构设计中的具体应用, 介绍基于发明问题的解决理论(teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch,TRIZ)创新设计理论变元法的创新设计实例。结果表明：通过使用创新设计可以进一步提 高机械的质量与性能,并促使机械制造业实现更好的发展。     

基于协同优化的鱼雷多学科设计优化

为了使用多学科设计优化方法解决鱼雷总体设计中的并行设计、耦合变量等难题,提高鱼雷总体性能,该文提出了以最大航程为目标函数,对涉及到的航程、外形、推进器及能供学科进行多学科分析,并利用基于协同优化算法的多学科设计优化方法对鱼雷外形及推进器进行设计优化.仿真结果表明,该方法能够提高鱼雷航程.