高超声速巡航导弹乘波构型优化设计与性能分析

对锥导乘波构型在高超声速巡航导弹气动外形设计上的应用问题进行了研究.以乘波体上表面底部基线为参数化几何建模对象,运用正交试验设计方法,分析了不同设计参数对乘波体几何性能和气动性能的影响.采用回归分析法建立了乘波体容积率和升阻比与设计参数之间的非线性数学模型,然后应用多目标遗传算法对乘波构型进行了优化设计.将优化后的乘波体作为高超声速巡航导弹的初步外形并对其气动性能进行f数值模拟分析.结果表明:以锥导乘波体为基础生成的高超声速巡航导弹初步外形其有良好的几何性能和气动性能,容积率大于0.42,升阻比接近6;参数化设计方法可根据应用对象来方便地控制乘波体的外形尺寸,大大提高了乘波体的适用性;通过回归分析建立的数学模型准确性好,数值模拟精度高,这些方法可以用于高超声速巡航导弹的总体概念设计和初步设计.     

高超声速乘波体扩容设计及流场快速预测

为发展一种兼具乘波体高升阻比和升力体高容积率的气动设计与预测方法,开展了3个方面的研究工作。基于升力体和乘波体融合设计理念,提出了一种大容积率、高升阻比的乘波前体的扩容设计方法。对扩容设计的乘波前体进行了数值模拟,获得了典型设计参数对前体容积率、升阻比等气动性能参数的影响规律。基于本征正交分解理论和径向基函数建立了高超声速乘波前体流场结构和气动性能参数的快速预测模型,并对扩容设计的乘波前体流场开展了快速预测研究。研究表明:相比于未扩容之前,高度为5、10 mm时,容积增加8.00%和15.00%;基于本征正交分解理论的快速预测方法可精确、快速地获得不同几何设计参数下乘波前体的流场,预测误差不高于2.00%。      

一种飞机顶层设计指标最优分配的新方法

探讨了一种新的设计指标最优分配方法--协同分配法,用于处理飞机顶层设计中的大规模设计指标最优分配问题.分析了飞机顶层设计中的设计指标最优分配特征,据此给出了协同法的原理并建立了数学模型.协同法按设计指标分配关系将最优分配问题分解为主系统优化和子系统优化,主优化对子系统设计指标进行最优分配,子优化以最小化分配设计指标值与期望设计指标值之间的差异为目标,进行子系统最优设计,或对底层元件(如飞机翼梁、翼肋和翼盒等)进行设计指标最优分配,并把最优解信息反馈给主优化.主优化通过子优化最优解信息构成的一致性约束协调分配量,提高系统整体性能,并重新给出分配方案.主系统与子系统反复协调,直到得到设计指标最优分配方案.两层可靠度指标分配算例初步验证了本文方法的正确性与可行性,三层可靠度指标分配算例证明了本文方法的有效性.最后,以重量指标分配为例,简要叙述了针对飞机顶层设计中设计指标协同分配的数学模型和求解思路.     

置于敌雷达下概率最小的导弹飞行路径研究

研究了导弹置于敌方雷达下概率最小的飞行路径问题。分析了导弹飞行路径的全局最优解,以此为基础,进一步推导了导弹的最优路径、最优路径的长度及所消耗能量最小的数学模型。最优路径的数学模型与三叶Rose函数相近,建立了此最优解与Rose函数的关联并对结果进行了讨论。由此算法得到的导弹的飞行航迹能尽量绕过敌方的雷达威胁,有效地提高了导弹的生存概率。     

全测速多站系统的最优布站问题与数值算法

从解算弹道的逐点多站最小二乘算法得到的弹道精度出发,给出了一个全测速多站系统的最优布站数学模型,并通过大量试算选定了具有良好收敛性的数值算法.初步的计算表明：对全测速多站系统,其最优布站方案与现有布站方案在弹道精度上有着显著的差别;在最优布站方案下可确保逐点多站最小二乘算法具有良好的数值稳定性,并得到满足精度要求的外测弹道.     

联合策略的数学模型及其最优化解

本文建立了联合策略的数学模型，首先给出在引进联合策略后，Ｎ人多次对策的数学模型的特殊代数表示式，其次建立了求解Ｍ方（ｒ＋１）个联合策略的数学模型。进而讨论了联合策略的最优化解。联合策略，Ｎ人多次对策，数学模型     

导弹燃气弹射内弹道多目标优化设计

针对燃气弹射内弹道目标多导致传统穷举法寻优难的问题,在缩短初容段以提高车载机动性能的工况下,分析了环形隔板平滑弹底压力冲击、增大导流锥半径、减小筒底压力的流场机理,提出了第5块环形隔板和导流锥半径共同变化的结构方案;建立了基于优化拉丁超立方和六阶响应面的近似数学模型,利用多岛遗传算法和序列二次规划算法搭建了组合优化策略平台。数值结果表明,提出的结构策略能平衡4个优化目标间耦合关系,搭建的优化平台能克服穷举寻优计算量大的局限,算法组合策略能互补优点而迅速捕捉最优解;优化后,加速度峰值减小了6.6%,加速度曲线平稳性增加了79.5%,筒底压力峰值增加了16.2%,弹底热环境品质增加了6.1%。     

航空发动机叶片榫头优化设计研究

针对航空发动机常用的2～5对齿枞树型榫头连接形式, 进行了优化设计研究。建立了7个设计变量、以重量最轻为目标并满足静强度的数学模型。在选定齿数(2, 3, 4或5对齿)的前提下, 首先进行优化计算, 取得初步最优方案后, 再进行二维有限元考核及寿命估算。通过对某发动机涡轮榫头的优化, 取得了满意的效果。      

一种滑翔飞行器弹道的参数优化方法研究

建立了飞行器滑翔弹道的数学模型,通过把控制变量攻角在空间域上离散成100段,将飞行器的弹道优化问题转化为参数优化问题,提出了一种自适应变终端反复趋近的参数优化方法。采用自适应模拟退火算法对节点处的攻角进行寻优,找到一个最优的攻角控制规律,使得射程最大,并与最大升阻比飞行方案进行比较和分析,得出了最优控制方案的航程大于升阻比最大飞行方案航程的结论并分析了原因。     

基于模糊优化方法蜗杆减速器传动的设计

目的将模糊优化设计方法运用于蜗杆传动的设计中;方法以圆柱蜗杆传动的蜗杆齿数、模数和直径系数作为设计变量,并以蜗轮有色金属齿圈体积最小作为设计目标函数,采用离散消元法进行求解;结果建立蜗杆传动模糊优化的数学模型,得到最优解;结论与常规设计方案相比,齿圈体积下降52.36%,在生产实际中,能够提高蜗杆传动的使用价值和社会经济效益。