含冗余控制面飞行器配平优化设计与性能分析

含冗余控制面的飞行器配平问题是一个超静定问题,从性能需求角度构建 3 个单目标配平构型优化问题,在高度为 5 km、马赫数为 0.85 的定直平飞状态下,采用遗传算法求解.结果表明:若以最大升阻比为目标,采用内升降副翼配平,其余舵面中立;若要使配平所需控制面偏角绝对值和最小、达到降低控制能量的目的,则采用中升降副翼配平,其余舵面中立;若要实现控制面间偏角相差最小、达到减小雷达反射的目的,那么 3 组升降副翼需同时上偏 3.7882°.结合气动数据,分析了上述结果的合理性.将 3 个目标两两组合,采用非支配排序遗传算法求解得到Pareto非劣解,发现 3 个配平目标两两互相冲突,一个目标性能的提高会降低其他目标性能,但降低性能的比例不同.最后综合考虑3 个优化目标,采用理想点最小距离法从Pareto非劣解中选择最优构型,最终得到配平构型迎角 1.7908°、内升降副翼-0.0009588°、中升降副翼-4.1908°、外升降副翼-4.9232°.本文的工作对合理确定含冗余控制面飞行器配平构型与性能综合分析有一定的参考意义.