[發(fā)明專利]一種基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710004999.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN106802987B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王官宇;閔昌萬(wàn);朱廣生;汪雷;王美利;徐春鈴;薛鵬飛;吳小華;苗萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開了一種基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法，包括：建立總體構(gòu)型多性能指標(biāo)體系；其中，所述指標(biāo)體系包括如下指標(biāo)：升阻比、升力系數(shù)、縱向穩(wěn)定度、偏航穩(wěn)定度和滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性；根據(jù)所述多性能指標(biāo)體系建立飛行器總體構(gòu)型優(yōu)化模型；其中，所述優(yōu)化模型中包括：所述指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)性能的期望值；根據(jù)所述優(yōu)化模型，對(duì)飛行器的總體構(gòu)型進(jìn)行多性能指標(biāo)分級(jí)優(yōu)化，直至所有指標(biāo)的指標(biāo)性能滿足所述各個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的期望值。通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在多性能指標(biāo)強(qiáng)耦合情況下對(duì)高速飛行器總體構(gòu)型的優(yōu)化，提高了優(yōu)化的可靠性和優(yōu)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高速飛行器總體構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

總體氣動(dòng)構(gòu)型設(shè)計(jì)是所有飛行器各種類系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“先行官”，其設(shè)計(jì)的快慢和優(yōu)劣直接影響著飛行器全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程和設(shè)計(jì)品質(zhì)，為此，發(fā)展快速有效、面向工程需求的高速飛行器總體構(gòu)型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有重要的意義。

不同于航空二維翼型優(yōu)化，在高速飛行器(特別是馬赫數(shù)Ma5.0的飛行器)的總體構(gòu)型優(yōu)化中，尤其是面向工程應(yīng)用時(shí)，需要直接開展三維優(yōu)化。與飛船等旋成體慣性再入飛行器不同，適應(yīng)大氣層內(nèi)飛行的高速飛行器三維構(gòu)型復(fù)雜，可調(diào)整的設(shè)計(jì)參數(shù)眾多，追求的性能指標(biāo)多樣。

目前，工程上通常采用“試湊法”對(duì)總體構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，然而，高速飛行器的升阻比、升力、縱向穩(wěn)定性、橫側(cè)向穩(wěn)定性等多個(gè)重要性能指標(biāo)與三維機(jī)體非線性緊耦合，“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。故，通過現(xiàn)有的“試湊法”最終得到的“試湊”結(jié)果存在很大的不確定性，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速飛行器總體構(gòu)型的可靠?jī)?yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了在多性能指標(biāo)強(qiáng)耦合情況下對(duì)高速飛行器總體構(gòu)型的優(yōu)化，提高了優(yōu)化的可靠性和優(yōu)化效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法，包括：

建立總體構(gòu)型多性能指標(biāo)體系；其中，所述指標(biāo)體系包括如下指標(biāo)：升阻比、升力系數(shù)、縱向穩(wěn)定度、偏航穩(wěn)定度和滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性；

根據(jù)所述多性能指標(biāo)體系建立總體構(gòu)型優(yōu)化模型；其中，所述優(yōu)化模型中包括：所述指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)性能的期望值；

根據(jù)所述優(yōu)化模型，對(duì)飛行器的總體構(gòu)型進(jìn)行多性能指標(biāo)分級(jí)優(yōu)化，直至所有指標(biāo)的指標(biāo)性能滿足所述各個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的期望值。

在上述基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法中，所述根據(jù)所述多性能指標(biāo)體系建立總體構(gòu)型優(yōu)化模型，包括：

根據(jù)所述多性能指標(biāo)體系和飛行器外形變量，建立優(yōu)化約束模型：

飛行器外形變量X∈H(X)

升阻比

升力系數(shù)C_L≥(C_L)_R

縱向穩(wěn)定度ΔXcp≥(ΔXcp)_R

偏航穩(wěn)定度ΔXcpy≥(ΔXcpy)_R

滾轉(zhuǎn)靜穩(wěn)定性

其中，H(X)為外形變量約束；下標(biāo)“R”項(xiàng)為相應(yīng)指標(biāo)的指標(biāo)性能的期望值。

在上述基于多性能指標(biāo)體系的飛行器總體構(gòu)型分級(jí)優(yōu)化方法中，所述根據(jù)所述優(yōu)化模型，對(duì)飛行器的總體構(gòu)型進(jìn)行多性能指標(biāo)分級(jí)優(yōu)化，直至所有指標(biāo)的指標(biāo)性能滿足所述各個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的期望值，包括：

在H(X)范圍內(nèi)依尋優(yōu)算法迭代飛行器外形變量X的取值，對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)優(yōu)化，直至所有指標(biāo)的指標(biāo)性能滿足所述各個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的期望值。