基于运营要求的民用飞机概念设计参数优化

可靠性、经济性和环保性是民用飞机设计必须考虑的运营要求,通过系统研究签派可靠度估算模型、全寿命周期成本和碳排放量模型,构成多目标函数。同时,根据民用飞机实际运营中需要满足的性能要求,建立约束限制条件,最终形成多目标优化模型,然后采用遗传算法实现对优化模型的寻优计算。以A320机型为例,针对不同设计目标进行优化计算。优化结果表明遗传算法的优化方法可行,可为民用飞机概念设计参数的选取提供参考。     

飞机电源系统可靠性预计的计算机分析

随着航空技术的迅速发展,对飞机电源系统的可靠性要求越来越高。基于简单系统的可靠性预计方法巳很难满足现代飞机电源系统研究的需要,因此,利用计算机先进复杂系统的可靠性预计研究具有十分重要的意义。 本文根据可靠性理论,分析了飞机电源系统可靠性网络模型的建立;讨论了网络可靠性计算的最小路不交化技术的计算机实现方法及过程,给出了较为详细的计算程序框图。并对一实际的飞机直流电源系统方案的可靠性进行了计算,得到了系统可靠性的变化曲线,为系统的可靠性设计提供了基础。     

基于改进NSGA-II算法的风力机叶片多目标优化设计

一种结合了精英控制策略和动态拥挤距离方法的改进的快速支配排序算法(Fast and elitist non-dominat-ed sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)被用于风力机复杂的多目标优化设计中。作为此算法的应用算例,以风轮的年发电量最大、叶片的质量最小和叶片根部的极限推力最小为目标,分别进行了两目标和三目标的1.5 MW风力机叶片的优化设计。研究表明:两目标优化给出的Pareto最优解集分布在一条曲线上,而三目标的优化结果基本分布在一个有明显边界的五阶曲面上。同时也可以看出,此算法在处理风力机多目标优化问题取得了良好的效果,给出的是一个Pareto最优解集,而不是传统优化方法追求的单个最优解,为风力机多目标优化设计提供通用的算法。     

基于延迟时间模型的民机部件维修优化方法

民机视情维修理念推动了维修向高效、经济的方向发展。本文阐述了民机视情维修的概念;研究了延迟时间模型建模原理和建模过程,提出了以维修间隔为约束、以费用率为目标的维修优化模型。针对当前中国确定民机部件维修间隔主要凭借经验的现状,进行仿真分析,并提出通过仿真机体面板的故障数据,将延迟时间模型应用于机体面板的检查与更换等维修决策中。模型以费用最低为目标、维修间隔为约束,优化了维修决策。仿真分析同时研究了不同参数条件下的最优维修间隔的变化情况。研究结果表明该方法提高了部件维修决策的合理性。     

基于遗传算法的多余度电传系统可靠性设计研究

余度设计是提高系统可靠性的重要方法之一,但设计中往往涉及多个因素的相互耦合作用。本研究中将遗传算法引入到最佳余度配置进行优化设计中,利用MATLAB软件编制了优化配置程序,设计了便于人机交互的图形用户界面,并综合考虑可靠度、费用、重量等因素,对电传操纵系统的余度配置和可靠性设计进行了仿真计算,结果表明该方法便捷、可行,适当修改即可适应各种电传系统的余度配置优化问题,具有较好的实用价值。     

基于空中交通运行水平的航季划分方法

为了优化航班时刻资源的配置，提高民航航班正常性，本文针对大范围空中交通运行水平下的航季划分方法进行了研究。利用动态时间规整算法分析空中交通运行效率指标的月度时间序列相似性，建立航季划分多目标优化模型，运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法进行划分求解，并采用带熵值的TOPSIS法对帕累托解进行评价，给出了各划分角度下最优航季划分结果，并分析了不同空中交通运行水平下的航季划分结果及权值设定对结果的影响。结果表明，在综合考虑空中交通运行水平评价指标影响的情况下，随着权值的变动，各划分角度下最优航季划分结果稳定。本文所提出方法不仅适用于大范围空域环境的航季划分，同样适用于探索单个机场运行的航季模式，为民航局和机场科学制定航班计划提供依据。     

基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计

影响结构优化设计的不确定变量可分为概率变量和非概率变量两种.针对既存在随机变量又存在区间变量的概率-非概率混合结构优化问题,本文提出了一种基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计方法.该方法以概率-非概率混合可靠性模型为基础,同时考虑结构的概率和非概率两种不确定因素的影响,通过概率和区间运算给出满足一定约束条件下的最优解.最后通过两个典型算例与基于随机可靠性模型的结构优化设计进行对比.结果显示:在相同不确定信息下,两种可靠性优化设计结果完全相同,表明该方法是有效和实用的.     

飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

基于遗传算法的混合威布尔分布参数最小二乘估计

混合威布尔分布模型常用来分析具有多种失效模式的复杂系统的可靠性数据,由于模型中包含较多参数,与单一威布尔分布相比,混合威布尔分布的参数估计更为复杂。利用遗传算法为优化方法,提出了一种混合威布尔分布参数估计的最小二乘方法。以残差平方和最小为优化目标,以各参数取值范围为约束条件,构建了混合威布尔分布的非线性最小二乘优化模型;通过变换决策变量上下限、引入惩罚因子和保存最优个体等策略改进传统遗传算法以提高算法的性能,进而利用改进后的遗传优化算法对混合威布尔分布的非线性最小二乘优化模型进行求解。实例分析表明本文方法有效,利用本文方法计算得到的可靠度估计值与真实值之间的最大偏差和标准均方根误差,相对于图估计法分别减少了0.028 4与0.032 8,相对于极大似然估计法分别减少了0.000 8与0.003 6。     

航天飞机气动力辅助异面轨道变换

本文研究了以气动力作为辅助动力,实现异面圆轨道的最优变换。以目标轨道面倾角最大为优化性能指标,获得了升力和滚转角的最优控制规律。文中提出了优化问题的一种参数搜寻方法,有利于问题的求解。文末对结果作了分析,讨论,并就有关的多种变换模态作了分析、对比,表明在一定条件下,气动力辅助变换有明显的优越性。     

多目标约束下的民机舱室气流组织优化研究

民机客舱内的气流组织和人体热舒适性受到送风形式、送风温度和风量等多种因素的影响。在现代民机舱室设计中,客舱新风的送风形式很大程度逐渐受限于舱室美学设计方案。本文采用CFD流体仿真技术,结合客舱内饰设计对民机客舱的热环境和舱内人体热舒适性进行研究。本文建立了适用于民机客舱热环境仿真的多目标优化方法,对新型行李箱结构设计下的顶部送风口的位置进行优化分析,优化结果能够明显改善民机客舱内的空气分布和乘客的热舒适性。研究发现新型行李箱结构会使得顶部新风产生贴壁流动的康达效应。康达效应会很大程度上改变顶部新风的流动轨迹,影响新风利用率和乘客的舒适性。     

基于可靠度的备件保障中心多目标选址模型

为弥补现有选址模型仅考虑物流成本的不足,将可靠度的概念引入到备件保障中心选址中,提出基于可靠度的备件保障中心多目标选址模型。首先,结合可靠性的定义给出备件保障中心系统可靠度的概念及量化方法;在此基础上,构建在满足用户随机需求的前提下,总运输路径最短、总成本最小、备件保障中心系统可靠度最大的多目标选址模型;采用可靠度高优先的用户指派原则设计了贪婪启发式求解算法。最后,结合案例分析验证模型的合理性,为备件保障中心选址决策提供理论支持。     

广义幂律过程的一个拟合优度检验法

近年提出的广义幂律过程在可靠性分析中有着广泛的应用，它常用于描述复杂系统和软件的可靠性增长模型。在对系统进行可靠性分析时，为了得到正确的分析结果，必须首先对建立的数学模型进行检验。本文讨论了广义幂律过程的拟合优度检验问题，基于过程的截尾样本数据，给出了广义幂律过程的一个拟合优度检验法———Ｆ检验法，并分析了Ｆ检验法的功效与Ｆ检验统计量中的参数ｒ之间的关系，为参数ｒ的确定提供了理论依据。文末给出了检验可修系统的一个实例。     

结构系统可靠性设计研究——失效分析

本文讨论了适合于结构系统的一种失效分析方法,以提供结构系统进行可靠性设计时应用。讨论中以某机起落架结构系统为例,画出了可靠性框图,建立了可靠性数学模型,给出了失效分布曲线,并算出了基本可靠度。     

结构多目标模糊优化设计

在传统结构优化设计的基础上。首次考虑疲劳断裂因素的影响，建立了以结构的静强度、疲劳、断裂、振动性能为模糊约束条件，以结构重量、疲劳寿命和断裂寿命为多个目标的结构多目标模糊优化设计模型。以此模型对一双梁式平直机翼进行了优化设计，设计结果表明：模糊多目标优化设计得到了比确定性多目标优化设计更小的翼梁总截面积；模糊优化设计放宽了对约束条件的限制，材料得到了更加有效的利用。     

基于响应面方法的多目标有限元模型修正技术研究

研究基于响应面方法的多目标模型修正技术,并以一个实际结构为例进行修正。论述了该技术的主要步骤及其中参数选择、试验设计、响应面拟合、多目标优化和确认准则等关键技术的理论基础。设计结构并进行相关模态试验,用仿真软件MSC.Nastran建立该结构的有限元模型,然后基于该技术对模型进行修正。比较并分析试验结果与修正后仿真结果,通过两者前四阶频率与振型的比较,证明了该技术的有效性和合理性。     

高超声速飞行器机身/超燃冲压发动机一体化设计研究

开展了高超声速飞行器机身/超燃冲压发动机一体化设计方法的研究.以多目标遗传算法为优化方法,采用一维流动模型计算性能指标,对机身下壁面前体和后体型线进行了优化设计,得到了Pareto最优前沿面.计算结果表明该方法可大大提高机身/发动机的匹配水平,获得高性能的设计方案.该方法可进一步推广应用于包含更加精确的流动模型的优化设计当中.     

云制造资源的工序级多目标调度方法研究

由于云制造资源的分散性、多样性、负载率不均衡性等特点对其调度与调度粒度有更高的要求,将云制造任务分解后的工序作为调度的最小粒度,构建一种以最短制造服务时间、最低制造服务成本以及均衡负载率为多目标的云制造资源工序级调度模型,采用以粒子群、遗传相结合的混合多目标调度算法,将遗传算法中通过双层编码的染色体作为粒子群算法的粒子,双层编码方式是指以工序加工顺序作为第一层、工序对应加工资源编号为第二层,随后通过对染色体交叉变异进行粒子更新,使整个调度过程快速收敛于全局最优解。最后电梯实例证明了该算法能在较短的时间内给出最优的调度方案,从而有效地解决云制造资源多目标调度问题。