飞机着陆调度的到达时间优化

机场终端区常常是整个运输网络的瓶颈,对到达交通流的优化可以有效的提高系统运行效率。本文研究了在着陆顺序已经确定的情况下,对到达航班流的预计着陆时间优化问题。建立了线性规划优化模型,提出了一种启发式算法。两种方法的对比计算分析表明:启发式算法在结果上与优化算法很接近,而且更为重要的是,它能更好的满足现实空管的复杂约束要求。     

面向增材制造的拓扑优化技术发展现状与未来

增材制造技术通过材料逐层打印制备结构,为复杂构件制造提供了新的成形方式。拓扑优化因不依赖于初始构型的选择,可设计出传统理念难以获得的创新构型,已成为航空航天和高端装备领域高性能、轻量化结构设计的重要手段。拓扑优化与增材制造有机融合,充分发挥各自优势和潜力,在现代制造业中展现出广阔应用前景。回顾了近年来关于增材制造与拓扑优化技术融合研究的主要内容和应用成果,包括以材料结构一体化为核心的多尺度/多层级结构优化设计、以设计制造一体化为核心的考虑增材制造工艺约束的优化方法等。同时,也分析了未来研究工作中存在的问题与挑战,如点阵结构性能表征及其尺度关联效应、增材制造材料成形各向异性、功能梯度材料与结构、增材制造材料与结构疲劳特性等对设计方法和成形工艺带来的挑战,为未来相关研究工作和航空航天应用提供参考。     

基于TOC及启发式规则的生产计划与控制方法

为解决复杂产品制造系统面临的多品种、小批量的生产计划与控制问题,参考APS的计划模型,提出了一种基于TOC及启发式规则的生产计划与控制方法。该方法通过在不同的计划与调度层面集成传统生产计划与控制方法、TOC理论和启发式规则的特性,辅助车间快速有效地实现生产作业控制。该方法最终实现于制造执行系统(MES)平台,通过在某制造企业的应用,验证了其可行性和有效性。     

一种多寿命件机会更换策略启发式搜索算法

针对多寿命件机会更换问题缺乏快速有效求解算法的难题，提出了一种启发式搜索算法。以全生命周期寿命件总成本最低为优化目标，建立了多寿命件机会更换问题优化模型，将问题解空间表达为树结构；为了提高搜索算法的效率，提出了子节点生成方法和单层节点数量控制方法；在此基础上，提出了启发式搜索算法；最后，采用数值实验和应用案例对提出算法进行了评估和验证。结果表明:算法的消耗时间、求解效果与子节点生成系数α、单层节点最大数量β存在关系；当选取合适的α和β时，算法能够在较短时间内取得较好的效果；算法能够适用于设备总寿命为200000时间单位、包含100个寿命件的较大规模的多寿命件机会更换问题。      

基于FRTLBO-梯度增强算法的运载火箭总体优化设计

针对运载火箭设计过程中存在质量常值约束、尺寸不等式约束的问题,提出了一种基于FRTLBO-梯度增强算法的运载火箭总体优化设计方法。采用敏感度分析提取包含发动机、气动、质量、尺寸4个学科的运载火箭主要设计参数,建立基于CFD方法的气动优化设计平台,优化出低阻运载火箭外形。仿真结果表明,FRTLBO-梯度增强算法优化算法较目前主流算法求解速度快、求解精度更高,运载器最优外形趋于Ⅰ子级直径与Ⅱ子级直径相等、Ⅲ子级直径略小且总长度为约束上界的气动布局形式。     

飞机复合材料车间计划排产优化方法的研究

结合国内某飞机复合材料制造车间的实际生产特点,提出了针对复合材料车间计划排产的方法和步骤,并建立了基于启发式规则算法的优化排产模型。该排产方法将生产班组作为相对独立的生产单元,在设计上不仅充分考虑到复合材料生产的特点,而且对生产中出现的突发问题进行了相应的调整处理,使得排产方法更加适应复合材料生产的实际情况,最终提高了车间的生产效率。     

我国航空企业生产物流系统现状分析与改进

介绍了制造型企业生产物流系统特性 ;分析了我国航空企业生产特点及物流管理的现状 ,针对物流管理上存在的问题 ,提出建立集中下料中心 ,实现物流系统信息管理的方法。     

非正常航班管理中的飞机恢复问题研究

航空运输中时常会受到各种因素的干扰,形成非正常航班。非正常航班若得不到及时有效处理,会给航空公司带来巨大损失,因此航空恢复问题显得十分重要。主要针对航空公司飞机恢复问题进行了研究。利用原时刻表,综合考虑航班时间约束、飞机维护约束、机场容量约束和飞机容量约束,并结合航空公司运行实际,建立了飞机恢复模型。模型中对飞机恢复成本进行了细分,并以成本最小为目标函数。为解决该问题,设计了一个启发式算法。通过使用某航空公司的数据,对模型进行了计算,对算法进行了测试。计算结果表明,启发式算法可以较好解决飞机恢复问题,所得该方案能较好地符合航空公司要求。     

制造资源建模与流程优化方法的研究与实现

通过对飞机制造企业的制造资源梳理分类建模和流程制造过程的优化方法的研究,实现任务与资源的有机结合,达到物流平衡、流程优化的目的,提高了生产管理的精细化与科学化,解决了企业生产过程的不稳定,生产效能低下的问题。     

基于多子人口群协作进化的拦截轨道优化

针对基本遗传算法对航天器拦截轨道数值优化计算效率较低的问题,提出了一种新的基于多子人口群协作进化的算法。使用子人口划分技术提高了人口多样性防止早熟,用免疫算子减小搜索空间,两者都加速了进化计算过程。应用此算法求解了具有推力约束和拦截时间约束使燃料消耗量最小的航天器拦截轨道,并分析了其与基本遗传算法的不同。通过航天器拦截轨道仿真表明,该算法优于基本遗传算法,可用较少的计算时间得到全局最佳解,提高了航天器拦截轨道优化的计算效率。     

拓扑优化与增材制造结合:一种设计与制造一体化方法

被誉为"第三次工业革命"的增材制造技术通过材料层层累加的方式实现结构的制备,这种独特的制造方式实现了高度复杂结构的自由"生长"成形,极大地拓宽了设计"空间",为新型结构及材料的制备提供了强大的工具。制造工艺的飞速发展往往需要设计技术的快速跟进,拓扑优化方法因其不依赖初始构型及工程师经验,可获得完全意想不到的创新构型,已成为结构创新设计的重要工具。因此,将拓扑优化(先进设计技术)与增材制造(先进制造技术)融合,发展面向增材制造的创新设计技术具有广阔的前景。从面向增材制造的优质结构构型设计以及考虑增材制造工艺约束的拓扑优化设计方法两个方面,介绍了现阶段基于拓扑优化方法所建立的结构创新设计理论,并指出未来研究的趋势。     

考虑拆卸操作复杂性的拆卸顺序优化方法

面对快速发展带来的结果,制造企业有必要提出一个系统的产品再制造的方法,拆卸作为产品再制造的重要阶段,选择合适的拆卸顺序亦是势在必行.为此,提出两步法对拆卸顺序进行优化,先通过优先约束计算求解可行的拆卸顺序,再从拆卸方向、拆卸工具以及操作聚合性3方面评价,得到最优的拆卸顺序.最后,以托板为例,验证了该方法的有效性.     

基于拉格朗日松弛算法的终端区飞机排序研究

终端区飞机排序问题是减少航班延误、降低成本的关键技术.考虑机型运行成本和飞机总延误时间,建立一个0~1整数规划模型.因其是一个组合优化问题,多约束相互制约,采用拉格朗日松弛算法将复杂约束转换为线性约束进行求解.仿真结果表明,求得的进近队列延误小、延误成本低、无冲突,且拉格朗日松弛算法计算得到的结果更为可靠,符合实际运行需求,结果优于传统的启发式算法.     

信赖域滤子算法在航空发动机在线优化中的应用

主要研究了航空发动机在线优化问题.以非线性发动机部件级模型为优化对象,将信赖域滤子算法应用于航空发动机在线优化,相比基本信赖域算法,该算法由于采用非单调的滤子算法和松弛重置,兼顾了算法在目标函数值下降与可行性保持两方面的品质,通过松弛重置避免子问题的不可行性,滤子算法则保证了算法收敛到全局最小解.最后,基于信赖域滤子算法,以涡扇发动机最小油耗寻优控制为仿真算例,验证了该算法的优越性.      

Trust Region Filter算法在发动机在线优化中的应用

主要研究了航空发动机在线优化问题。以非线性发动机部件级模型为优化对象,将信赖域滤子优化法应用于航空发动机在线优化问题,相比基本的信赖域方法,该算法由于采用非单调的滤子算法和松弛重置,兼顾了算法在目标函数值下降与可行性保持两方面的良好算法品质,通过必要的松弛重置避免了子问题的不可行性,滤子算法则保证了算法收敛到全局最小解。最后,基于Trust Region Filter算法,以某型涡扇发动机最小油耗寻优控制为应用仿真算例,验证了该算法在解决航空发动机在线优化问题时,相比基本的信赖域方法在提高优化效果方面的优越性。     

面向增材制造的飞行器结构优化设计关键问题

围绕飞行器复杂结构整体构型研制的高性能、轻量化苛刻需求,着重介绍了面向增材制造的结构优化设计面临的系列关键问题以及相关研究成果。分别从面向增材制造的结构多承载环节整体优化建模与性能分析、整体结构多学科性能与功能综合设计方法、跨尺度结构-微结构性能表征与尺度效应的影响机理,以及增材制造工艺对整体结构件性能的影响机理和制造工艺约束4个方面,阐述如何从结构力学与工艺力学角度科学实现最优性能设计与先进增材制造技术的完美匹配与融合。     

基于启发式自适应离散差分进化算法的多UCAV协同干扰空战决策

 研究了多无人作战飞机(UCAV)协同干扰空战决策(MUCJAD)问题,在干扰效能评估指标量化方法的基础上为该问题建立了优化模型。为有效求解该模型,提出一种启发式自适应离散差分进化(H-SDDE)算法。在H-SDDE算法中,设计了包含4种候选解产生策略的候选策略池,引入了候选解产生策略及其参数的自适应学习过程。此外,结合实际问题为算法设计了基于威胁度的扩展型整数编码方案、基于威胁度的启发式个体调整操作、基于约束满足的个体修复操作。在12个测试实例上进行了仿真验证,结果表明,H-SDDE算法与其他同类算法相比在求解质量和求解速度上具有明显优势,能够更好地发挥多UCAV协同干扰整体效果。     

星间链路数量受限的导航卫星网络链路分配问题

对星间链路数量非常有限、需要同时满足星间测距和星间通信需求的导航卫星网络的链路分配问题进行了研究。首先,分析了导航卫星网络的特点,并设计了一种基于有限状态自动机(FSA)的拓扑处理机制。然后,将星间测距需求作为一个约束,以星间通信的延时性能为优化目标,将导航卫星网络的链路分配问题建模为一个多目标优化问题。最后,针对建立的多目标优化问题,分别提出一种基于首次改善(FI)的本地搜索算法和基于模拟退火(SA)的启发式优化算法以对链路分配问题进行求解,并提出一种基于分支交换策略的新链路分配生成方法。仿真结果表明,通过FI算法和SA算法获得的优化链路分配的网络延时性能均得到了改进,且SA算法的性能要优于FI算法;同时,FSA的状态持续时间的减小有利于获得网络延时性能好的链路分配。     

基于改进鸽群算法的高超声速飞行器轨迹优化

采用基于罚函数思想的约束处理技术改进鸽群智能算法,应用于复杂的带约束的飞行器轨迹优化问题。以高超声速飞行器爬升段轨迹优化为例,建立其包含微分方程约束、路径约束和终端约束的优化数学模型,通过罚函数构造算法的适应值函数并对优化变量添加边界强约束,将改进的鸽群智能(PIO)算法和粒子群(PSO)算法对高超声速飞行器爬升段优化数学模型进行对比仿真分析。仿真结果表明,改进的鸽群智能算法在解决此类复杂带约束优化问题中展现出了更好的优化效率,具有良好的工程应用价值。     

航天高性能薄壁构件的材料-结构一体化设计综述

新一代航天器技术的快速发展对结构件超强承载、极端防热、超高精度和超轻量化提出了越来越苛刻的要求，如何设计并制造出高性能、轻量化、超精密的航天薄壁构件成为先进材料与结构设计制造领域普遍关注的难题。本文综述了近年来薄壁构件高性能设计与制造及其航天应用的主要成果，围绕材料-结构多尺度建模与性能表征、多材料多尺度结构设计与增材制造原理、增材制造材料性能与结构设计的交互作用机制等科学问题，就结构优化中的制造工艺约束建模，增材制造工艺参数对结构性能的影响，高性能构件材料-结构一体化设计方法及其在航天结构中的应用展开论述，并展望了未来典型航天薄壁构件材料-结构一体化设计和制造方法发展前景与应用，为未来相关研究工作和航空航天装备研发提供参考。