高超聲速滑翔飛行器多學(xué)科集成分析與多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、高超聲速滑翔飛行器設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及氣動(dòng)、熱、彈道等多個(gè)學(xué)科和多個(gè)性能指標(biāo)。本文對(duì)多學(xué)科集成技術(shù)和多目標(biāo)優(yōu)化方法在高超聲速滑翔飛行器上的應(yīng)用開展研究，主要工作如下：
　　首先，對(duì)高超聲速滑翔飛行器優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的幾何外形參數(shù)化、氣動(dòng)特性估算、氣動(dòng)熱計(jì)算以及彈道計(jì)算等分析模型進(jìn)行研究。建立了助推段火箭和升力體類滑翔再入飛行器參數(shù)化幾何外形，在此基礎(chǔ)上利用工程估算軟件 Missile DATCOM和基于CFD仿真數(shù)據(jù)構(gòu)建的K

2、riging代理模型，為升力體外形高超聲速滑翔飛行器建立了氣動(dòng)估算模型；應(yīng)用Scala公式建立了高超聲速滑翔飛行器氣動(dòng)熱模型；建立了適于概念設(shè)計(jì)階段的助推段、自由段和再入滑翔段彈道模型。
　　其次，對(duì)基于分解的多目標(biāo)進(jìn)化算法（MOEA/D）進(jìn)行了研究改進(jìn)，在算法中增加了多目標(biāo)約束處理策略。以美國(guó)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MSL）的氣動(dòng)外形多目標(biāo)優(yōu)化為例對(duì)MOEA/D算法進(jìn)行了驗(yàn)證，在相同計(jì)算條件下與NSGA-II算法進(jìn)行對(duì)比，仿真結(jié)果表明M

3、OEA/D算法具有迭代速度快、收斂性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　再次，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高超聲速滑翔飛行器各主要功能模塊，利用多學(xué)科集成軟件ModelCenter對(duì)各模塊進(jìn)行了封裝集成。
　　最后，開展了高超聲速滑翔飛行器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。對(duì)高超聲速滑翔飛行器設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件進(jìn)行分析，建立了高超聲速滑翔飛行器多目標(biāo)優(yōu)化模型。采用基于分解的多目標(biāo)進(jìn)化算法（MOEA/D）分別對(duì)高超聲速滑翔飛行器氣動(dòng)外形和彈道進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到仿真算例