MDO在空空导弹设计中的应用

摘要

飞行器设计(如导弹的设计)需要用到气动、弹道、动力等多学科的知识，随着设计要求的不断提高，工程人员意识到在进行此类复杂系统设计时有必要从全局出发，在考虑各学科间相互作用的基础上寻找全局最优的设计方案。这样使得飞行器设计过程成为一个复杂、庞大的非线性优化问题。面对学科间复杂的信息耦合以及巨大的计算量，传统的优化方法显得无能为力，而多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization，MDO)方法则渐渐成为解决这一问题的有效途径。 本文主要研究多学科设计优化方法在空空导弹设计中的应用，具体内容如下： 1．归纳出飞行器多学科设计优化与传统设计优化方法相比所面临的计算及信息组织等方面的困难，阐明其特点，然后回顾了当前工程界较为成熟以及新兴的多学科设计优化方法，对其数学模型以及理论依据进行全面的分析，总结其在实际使用中的优缺点。 2．在对协同设计优化进行深入研究基础上，提出一种改进的协同设计优化(Advanced Collaborative Optimization，ACO)方法，并用数学算例对该方法进行初步验证。结果表明了该方法的可行性。 3．回顾了空空导弹的发展现状，建立空空导弹气动、弹道及发动机模块化的数学分析模型，最后在上述模型基础上采用前面提出的ACO进行设计优化，并与现有多学科优化方法的设计结果相比较，进一步验证其有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1多学科设计优化的提出

1.2 MDO的国内外研究现状

1.3论文内容与结构安排

第二章多学科设计优化技术综述

2.1多学科设计优化的特点及组成

2.2多学科设计优化数学描述

2.3多学科设计优化方法中的常用技术

2.3.1多学科优化中的解耦方法

2.3.2用于耦合敏感度计算的GSE

2.3.3响应面方法(RSM)

2.3.4可变复杂度模型(Variable-Complexity Modeling，VCM)

2.3.5优化算法的选择

2.4多学科设计优化方法

2.4.1多学科可行方法(MDF)

2.4.2单学科可行方法(IDF)

2.4.3并行子空间优化方法(CSSO)

2.4.4 BLISS方法

2.4.5协同优化方法(CO)

2.5 CO介绍

2.5.1 CO数学描述

2.5.2 CO特点

2.5.3 CO的使用与改进

2.6多学科环境下的不确定性设计

2.6.1不确定性设计研究背景

2.6.2不确定性设计方法分类

2.6.3多学科不确定性设计

2.7本章小结

第三章一种新的多学科设计优化方法

3.1 ACO提出的背景

3.2 ACO方法描述

3.2.1 ACO的提出

3.2.2 ACO方法流程

3.2.3优化方法的选择

3.3应用实例

3.3.1数学应用

3.3.2工程应用

3.4本章小结

第四章空空导弹系统建模

4.1空空导弹发展现状

4.2空空导弹数学建模

4.2.1气动模型

4.2.2弹道模型

4.2.3动力模型

4.3本章小结

第五章ACO在空空导弹设计中的应用

5.1空空导弹设计问题的MDO分解

5.1.1设计问题描述

5.1.2设计问题的MDO分解

5.2 ACO求解过程

5.3优化结果

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1本文主要工作和结论

6.2体会以及对未来工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢