涡轮叶片疲劳-蠕变寿命稳健性优化方法

为了清晰地反映涡轮叶片的疲劳-蠕变交互作用,提高寿命预测结果的准确性及可靠性,并改善涡轮叶片疲劳寿命对随机变量的敏感程度,分别采用Manson-Coffin公式和Larson-Miller方程计算了涡轮叶片的低循环疲劳寿命和蠕变持久寿命,利用修正的时间-寿命分数法计算了涡轮叶片疲劳-蠕变损伤,在此基础上,将响应面法(RSM)与果蝇优化算法(FFOA)相结合,考虑载荷、材料参数、疲劳-蠕变交互程度的不确定性,对涡轮叶片疲劳寿命进行了稳健性优化设计。优化结果表明:涡轮叶片疲劳-蠕变小时寿命的概率区间减小了8.48%,验证了该优化方法的工程可行性。     

某直升机全复合材料尾段结构优化设计研究

以蒙皮复合材料各方向铺层的厚度为设计变量,对直升机全复合材料尾段结构进行静力分析以及优化设计,使其在满足结构刚度、强度约束的条件下结构重量最轻.应用ANSYS软件,采用APDL参数化编程语言,实现参数化建模、静力分析以及优化设计.应用四种约束方法,提高优化结果的可靠性.优化结果表明,结构重量较初始经验设计减轻了50%左右,载荷分配更加合理,消除了一些应力集中现象,使其更好的满足全部的约束条件,达到预期的优化效果.     

基于军民融合的全局飞行流量协同优化方法

随着飞行活动需求的持续快速增长和空域资源使用矛盾的日益凸显,全局飞行流量协同优化已成为减少飞行延误、降低飞行危险、确保空域运行安全的一个重要手段。空中交通管理作为军民融合发展的重点领域,迫切需要对军民航飞行流量实施统一、高效、兼顾各自特点的协同优化。在实际研究中,全局飞行流量协同优化问题具有大规模、多目标、难分解等特点,是一类复杂的工程优化问题。本文贯彻军民融合发展思想,设计了一种基于军民航异质化飞行活动管制要求、考虑差异化调配方法与代价、兼顾军民航管制员各自工作特点、有效解决扇区网络运行安全性和经济性问题的全局飞行流量多目标协同优化模型--CMI模型;为解决种群在进化过程中“不平衡不充分”的问题,提出了一种动态自适应多目标遗传算法（DA-MOGA）,并针对性设计了基于聚集距离和种群多样性的交叉变异概率动态调整机制。利用中国扇区网络实际数据,对本文提出的模型和算法进行了验证,算法结果优于2种经典的多目标进化算法。     

一种基于遗传算法的浮标折线拦截阵优化布放方法

声呐浮标是航空搜潜的主要手段,适合的声呐浮标阵型将有效提高搜潜效率。针对传统的声呐浮标布阵存在搜索概率低、效能低的问题,以声呐浮标折线阵为例,利用遗传算法的寻优特点,对其进行优化,设计了一种可满足对潜搜索概率所需的最少投放浮标数量的优化方法,并对该新方法进行仿真验证。仿真结果表明：该方法设计的最优声呐浮标折线阵型,在布阵时间和搜潜概率方面较传统算法均有所改进,提高了搜潜概率,可为航空反潜战术规划提供技术支持。     

大型运载火箭加筋圆柱壳混合整数序列近似优化方法

针对大型运载火箭加筋圆柱壳轻量化设计面临的混合整数变量多、耦合强、计算成本高、优化收敛性差等问题;提出了一种基于探索/开发竞争并行采样的序列近似优化方法（SAOCPS）。该方法通过建立加筋圆柱壳轴压承载能力的增广径向基函数近似模型以提高后屈曲分析效率;并基于双精英种群进化的开发采样策略挖掘潜在最优区域;提升算法局部寻优性能。根据离散-连续变量低维投影特点;确定探索样本新增水平;采用元素交换-概率跃迁相结合的排列优化方法进行均匀性改进;实现探索样本对离散-连续设计空间的均匀覆盖;提升算法全局寻优性能。利用性能增益驱动的探索/开发竞争采样机制;平衡算法对设计空间的探索/开发力度;引导高维高耗时混合整数优化过程快速收敛。在大直径大载荷加筋圆柱壳轻量化设计应用中;本文方法在初始样本数量大幅缩减90%以上时;仍获得了与其他研究工作相当的优化结果;且比经典PoF优化方法进一步减重了279.8 kg;证明了所提方法的有效性和工程适用性。     

基于神经网络的二维随机翼型优化设计方法(英文)

为避免翼型单点优化设计存在的非设计状态气动性能损失,改进对实际飞行环境中不确定性因素的适应能力,提出了基于神经网络的二维随机翼型优化设计方法。采用4个BP神经网络作为代理模型,用于预测翼型的气动系数与几何参数,以提供高效和可靠的分析。同时联合服从正态分布的概率密度函数和遗传算法构成了优化设计方法。采用该方法,对GA(W)-2翼型,在关于马赫数和迎角的二维飞行区域内进行了随机优化设计。通过与原始翼型和单点优化设计翼型的结果对比,表明该二维随机优化方法能够在指定飞行区域内改进翼型的整体性能,提高了翼型对多个飞行参数随机变化的适应能力。     

电气化飞机电力系统智能化设计研究综述

能源危机和环境问题推动了绿色航空的发展,飞机电气化是绿色航空的主要实现手段,已经成为航空技术发展的重要方向。本文介绍了飞机电气化的发展历程,阐述了电气化飞机电力系统的关键技术及其研究现状,分析了先进飞机电力系统设计的关键技术,指出了飞机电力系统综合化、智能化的发展特点。在分析飞机电力系统设计存在的问题的基础上,文章初步提出了电气化飞机电力系统智能化设计平台的理论框架、功能和特点,分析了支撑电力系统智能化设计平台的关键技术,指出了航空智能化设计的研究方向。     

纵弯椭圆振动辅助钻削装置的设计与优化研究

相比于其他振动形式,纵弯椭圆振动辅助钻削加工在减小深腔孔加工中的切削力和切削热以及减小刀具与孔壁之间的摩擦方面具有明显优势。目前在纵弯椭圆振动辅助钻削装置设计中,钻削刀具等附属部件的安装,使得纵弯椭圆振动辅助钻削装置的实际频率与设计频率存在较大差异,同时纵振和弯振无法获得同频共振模态,为此,对纵弯椭圆振动辅助钻削装置的设计与优化方法进行研究。首先根据椭圆轨迹输出要求对纵弯装置进行总体结构设计,用解析法设计超声换能器和变幅杆,建立纵弯椭圆振动辅助钻削装置初始三维模型,并基于建立的三维模型进行纵弯椭圆振动的运动学建模;其次基于纵弯谐振频率逼近目标频率的原则,用等质量法和简化法减小刀具和ER夹头螺母对谐振频率的影响,并用有限元分析软件ANSYS Workbench通过控制变量法对纵弯椭圆振动钻削装置进行优化;最后根据有限元优化结果确定结构尺寸,进行动力学特性分析,验证了提出的纵弯椭圆振动辅助钻削装置的设计与优化方法。研究表明,本方法可降低刀具等附属部件对频率的影响,实现纵弯椭圆振动辅助钻削装置的同频共振。     

折叠式变体飞行器轨迹优化及控制分析

针对临近空间高超声速飞行器存在的问题,设计了一种折叠翼飞行器,可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态,保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点,采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化,通过将折叠翼飞行器与传统固定翼飞行器在射程能力、规避热流能力方面进行对比,提出了一种综合目标的轨迹优化思想。设计的折叠翼飞行器相比传统固定翼飞行器性能更加优越,更适合临近空间环境,提高了17.67%的航程,减少了热流率峰值的35.72%,并通过控制系统的设计和仿真加以验证,仿真结果表明变体飞行器机动能力相比固定翼飞行器有了显著的提高。