[发明专利]一种基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法

说明书

本发明公开了一种基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法，包括：建立总体构型多性能指标体系；其中，所述指标体系包括如下指标：升阻比、升力系数、纵向稳定度、偏航稳定度和滚转稳定性；根据所述多性能指标体系建立飞行器总体构型优化模型；其中，所述优化模型中包括：所述指标体系中各个指标的指标性能的期望值；根据所述优化模型，对飞行器的总体构型进行多性能指标分级优化，直至所有指标的指标性能满足所述各个指标对应的期望值。通过本发明实现了在多性能指标强耦合情况下对高速飞行器总体构型的优化，提高了优化的可靠性和优化效率。

技术领域

本发明属于高速飞行器总体构型优化设计技术领域，尤其涉及一种基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法。

背景技术

总体气动构型设计是所有飞行器各种类系统设计的“先行官”，其设计的快慢和优劣直接影响着飞行器全系统的设计进程和设计品质，为此，发展快速有效、面向工程需求的高速飞行器总体构型的优化设计方法具有重要的意义。

不同于航空二维翼型优化，在高速飞行器(特别是马赫数Ma5.0的飞行器)的总体构型优化中，尤其是面向工程应用时，需要直接开展三维优化。与飞船等旋成体惯性再入飞行器不同，适应大气层内飞行的高速飞行器三维构型复杂，可调整的设计参数众多，追求的性能指标多样。

目前，工程上通常采用“试凑法”对总体构型进行优化，然而，高速飞行器的升阻比、升力、纵向稳定性、横侧向稳定性等多个重要性能指标与三维机体非线性紧耦合，“牵一发而动全身”。故，通过现有的“试凑法”最终得到的“试凑”结果存在很大的不确定性，难以实现对高速飞行器总体构型的可靠优化。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法，实现了在多性能指标强耦合情况下对高速飞行器总体构型的优化，提高了优化的可靠性和优化效率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法，包括：

建立总体构型多性能指标体系；其中，所述指标体系包括如下指标：升阻比、升力系数、纵向稳定度、偏航稳定度和滚转稳定性；

根据所述多性能指标体系建立总体构型优化模型；其中，所述优化模型中包括：所述指标体系中各个指标的指标性能的期望值；

根据所述优化模型，对飞行器的总体构型进行多性能指标分级优化，直至所有指标的指标性能满足所述各个指标对应的期望值。

在上述基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法中，所述根据所述多性能指标体系建立总体构型优化模型，包括：

根据所述多性能指标体系和飞行器外形变量，建立优化约束模型：

飞行器外形变量X∈H(X)

升阻比

升力系数C_L≥(C_L)_R

纵向稳定度ΔXcp≥(ΔXcp)_R

偏航稳定度ΔXcpy≥(ΔXcpy)_R

滚转静稳定性

其中，H(X)为外形变量约束；下标“R”项为相应指标的指标性能的期望值。

在上述基于多性能指标体系的飞行器总体构型分级优化方法中，所述根据所述优化模型，对飞行器的总体构型进行多性能指标分级优化，直至所有指标的指标性能满足所述各个指标对应的期望值，包括：

在H(X)范围内依寻优算法迭代飞行器外形变量X的取值，对各个指标进行自动分级优化，直至所有指标的指标性能满足所述各个指标对应的期望值。