發(fā)布時間：2021-07-14 02:14

　　針對高超聲速穩(wěn)態(tài)巡航飛行的氣動參數(shù)/軌跡聯(lián)合優(yōu)化問題,設(shè)計(jì)了嵌套形式的兩級優(yōu)化器。其中,內(nèi)層優(yōu)化器針對巡航軌跡進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化算法選用序列二次規(guī)劃算法（Sequential Quadratic Programming,SQP）;外層優(yōu)化器基于巡航軌跡的優(yōu)化結(jié)果,對氣動參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,分別采用序列二次規(guī)劃算法、遺傳算法（GeneticAlgorithm,GA）和基于兩者的混合算法進(jìn)行優(yōu)化。對整個聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行了描述,對嵌套聯(lián)合優(yōu)化的方法優(yōu)勢和流程進(jìn)行了說明。給出了嵌套優(yōu)化器在內(nèi)外2層的優(yōu)化模型,包含設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件。最后,進(jìn)行了多組聯(lián)合優(yōu)化仿真,得到了巡航航程隨升阻比提高的優(yōu)化幅度曲線。同時,對不同外層優(yōu)化算法下的優(yōu)化全局性、計(jì)算效率等進(jìn)行了對比分析,并結(jié)合各方法的優(yōu)缺點(diǎn),給出了實(shí)際優(yōu)化問題中優(yōu)化算法選用的建議。 

【文章來源】：導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2020,(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

巡航航程隨升阻比增加的關(guān)系曲線Fig.2RelationCurveofCruiseRangeEnhancementandLift-dragRadioImprovement

礁叨萮0cr/km27.327.327.3初始巡航馬赫數(shù)Ma0cr777最大巡航攻角/(°)333最小巡航攻角/(°)2.742.742.74總巡航時間/s184182184優(yōu)化用時/min15566356783.2比較與分析將不同升阻比增加率下的氣動參數(shù)/軌跡聯(lián)合優(yōu)化解及優(yōu)化耗時匯總對比如表6所示。其中，定義基于X-43原氣動參數(shù)的航程最優(yōu)巡航軌跡為基準(zhǔn)解，定義優(yōu)化解的巡航航程相對于基準(zhǔn)解航程提升的百分率為巡航航程增加率。其隨升阻比增加率的變化如圖2所示。將基準(zhǔn)解的巡航軌跡與部分升阻比參數(shù)下的優(yōu)化巡航軌跡進(jìn)行了對比，如圖3所示�？梢钥闯�3條巡航軌跡中巡航高度變化很小，滿足本文的穩(wěn)態(tài)巡航要求。分析表2~5和圖2可知，各最優(yōu)解對于巡航飛行航程的改進(jìn)較為明顯，相比于基準(zhǔn)解的航程提升幅度最大可達(dá)50%。巡航航程增加幅度隨升阻比增加率的變化基本呈現(xiàn)線性關(guān)系。實(shí)際設(shè)計(jì)中，需結(jié)合巡航軌跡設(shè)計(jì)需求和氣動外形設(shè)計(jì)的技術(shù)難度進(jìn)行權(quán)衡設(shè)計(jì)。圖2巡航航程隨升阻比增加的關(guān)系曲線Fig.2RelationCurveofCruiseRangeEnhancementandLift-dragRadioImprovement圖3巡航軌跡Fig.3TheCruiseTrajectories表6優(yōu)化結(jié)果匯總與對比Tab.6OptimizationResultandComparison參數(shù)基準(zhǔn)解優(yōu)化解ηΔ=0ηΔ=10%ηΔ=20%ηΔ=30%ηΔ=40%ηΔ=50%最優(yōu)巡航航程xcr/km256278297320344365385巡航航程增加率08.6%16%25%34.3%42.6%50.4%優(yōu)化解的巡航航程與最優(yōu)航程之比SQP—100%94.9%95%96.8%98.1%100%GA—97.5%100%100%98.5%99.5%98.7%GA+SQP—97.5%100%100%100%100%100%優(yōu)化時間與混合算法耗時之比SQP—0.55%4%2.1%1.4%4.2%0.26%GA—98.9%97.2%98.5%98.4%95.4%99.7%從表6可以看出?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3283197