基于近似技术的高亚声速运输机机翼气动/结构优化设计

探索基于近似技术的高亚声速运输机机翼气动/结构多学科设计优化方法,建立了基于近似技术的多学科设计优化框架。气动学科采用全速势方程加黏性修正进行翼身组合体跨声速流动的气动计算,结构学科采用有限元分析方法进行应力与变形计算。采用均匀设计法给出若干样本点,分别采用二次响应面、Kriging模型和径向基神经网络等多种近似技术,构造气动学科和结构学科的近似分析模型,并对几种近似模型精度进行了分析和比较。研究发现,Kriging模型和二次响应面具有几乎等同的较高的近似精度,神经网络的近似精度则较差,由于二次响应面计算量更小,故最终选定为机翼设计优化的近似方法。以升阻比和结构重量为目标,考虑升力、机翼面积以及应力和应变约束条件,对运输机机翼4个外形参数和4个结构参数进行多目标、多约束优化设计。优化后的机翼具有较好的气动/结构综合性能,表明本文方法是可行的。     

基于近似技术的协同优化方法在机翼设计优化中的应用

将多学科设计协同优化方法与近似技术相结合,实现某机翼涉及结构和气动两个学科的设计优化。在对某机翼的协同优化设计中,采用基于均匀设计的二次响应面技术得到近似的协同优化模型,利用基于动态松弛近似的协同优化得到合理的结果。研究表明,将协同优化方法与近似技术相结合,能够有效地解决复杂工程的设计优化问题。     

可重复使用运载器机翼外形优化

研究了有翼可重复使用运载器机翼平面外形参数优化设计问题。在高超声速配平和低速水平着陆性能等约束条件下，利用混合遗传算法和粒子群优化算法来选择最优机翼外形参数，使机翼重量最小化。在已知的不同质心位置下求得相应的最小重量机翼外形。亚声速气动力采用面源法计算，高超声速气动力采用修正的牛顿流理论计算。为了降低计算耗费，使用均匀设计和逐步回归方法建立了低速气动力回归模型。整个优化过程在Matlab集成环境下完成。     

Clipper返回舱气动布局优化方法研究

俄罗斯联邦空间局提出的Clipper飞船返回舱采用升力再入方式，结合了飞船和航天飞机的特点，升阻比高、机动性强、稳定性好、过载低、空间大，而且可以部分重复使用，是未来低成本天地往返运输系统可能的发展方向。采用基于牛顿理论的气动力工程方法对气动特性进行预测，建立了考虑高超声速升阻比和效用容积时的多目标气动布局优化模型，利用多目标遗传算法进行了优化计算，获得了约束条件下的Pareto最优解集。     

一种实现飞行品质参数实时辨识的实用方法

考虑到辨识算法收敛的可靠性及结果的精度，采用递推最小二乘估计、飞机运动模态连续－离散模型相互转换及递推极大似然估计，实现飞行品质参数的实时辨识。这种方法的优点在于算法的吸收域是全平面的。初值不影响算法的收敛性，能很好地满足实时性要求，同时还保证了结果精度。利用该方法对某型飞机铁鸟台实测数据进行了处理，取得了满意的结果。     

平尾尾容系数对飞机俯仰敏捷性的影响

研究了平尾容系数对飞机俯仰敏捷性尺度的影响，这些尺度包括加载／卸载时间，最大正／负过载变化率，最大上仰／下俯机运范围内的俯角速率，对比计算表明:较大的尾容系数可获得较高的俯仰敏捷性，而在同一容系数下，较大的平尾面积可比较大的平尾力臂获得更高的俯仰敏捷性。另外，平尾面积和平尾力臂的影响只有一定范围内最显著，故在设计时需进行综合考虑。     

多目标优化方法库的开发与应用

多目标优化方法库是一个专门针对多目标问题的优化软件。本文介绍了用面向对象方法对方法库进行开发的过程,着重说明了该软件以优化模型为中心的主体框架和以优化算法为核心的模块化结构,以及库中采用的各种多目标优化算法特别是非劣分层遗传算法。最后通过算例说明了方法库的使用方法,证明了其良好的操作性和库中算法优良的性能。     

固定翼微型飞机风洞试验研究

介绍了在西北工业大学低湍流度风洞进行固定翼微型飞机气动力试验的情况。着重研究了风速，迎角对气动特性的影响。通过对试验结果的分析，对固定翼微型飞机试验技术的复杂程度有了一定的了解，对低雷诺数流动的特点有所认识，并为微型飞机的增升和减阻提出了一些见解。     

一种基于模糊重要度的多目标优化设计方法

针对工程设计中经常出现的多目标问题,对目标的重要度进行了模糊性描述,使权重系数的选取建立在重要度这个模糊概念之上。在此基础上提出了一种基于模糊评判的多目标折衷策略,并与遗传算法相结合,发展了一套多目标模糊折衷优化设计算法,通过包括损伤容限目标在内的多目标复合材料层板优化设计的算例,证明了该方法能给出指定设计要求下可能获得的最满意解。     

带控制舵飞行器机动特性研究

研究带控制舵双锥外形再入飞行器的机动特性。文章首先利用“部件叠加法”,通过对干扰因子和等效攻角等概念的引入,发展了一套可以计算该类飞行器纵横向气动力的工程计算方法。其次,文章通过大量计算,分析研究了该类飞行器的配平特性。最后,利用气动力与六自由度弹道耦合方法,研究分析了此类飞行器实现射面拉起/下压机动飞行及空间锥形机动的舵面控制规律。