乘波飛行器氣動—隱身多學科綜合協(xié)同優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、現(xiàn)代高超聲速飛行器的設計為了提高飛行器在未來戰(zhàn)場的生存能力，常需要兼顧氣動性能和隱身性能。針對高超音速飛行器設計的特性及網(wǎng)格計算優(yōu)化實例的不足，以乘波飛行器為研究對象，以乘波飛行器概念設計的研究工作為基礎，對乘波飛行器的優(yōu)化設計方法進行研究。乘波構型是由Nonweiler教授于1959年提出的。乘波構型在設計的飛行條件下，激波能很好地附著在其前緣上，整個構型就像是乘在激波上，因此得名“乘波”。乘波構形作為高超聲速飛行器設計的候選構型，在

2、設計點下具有比傳統(tǒng)構形更高的升阻比更好的氣動性能，并且下表面流動是均勻的，是一體化設計的理想構型。 本文首先進行了乘波飛行器的參數(shù)化建模工作，根據(jù)錐導乘波構形及吻切錐乘波構形的生成方法，確定完備的乘波飛行器參數(shù)體系并主要通過雙曲外推的方法生成乘波飛行器的計算網(wǎng)格。進而基于網(wǎng)格計算，運用遺傳優(yōu)化算法進行乘波飛行器氣動性能及隱身性能的多學科綜合優(yōu)化設計。其中，通過求解以三維Navier-Stokes方程為控制方程，使用Jameson

3、格式進行離散，通過數(shù)值計算乘波飛行器高超聲速情況下的氣動性能指標；并通過計算電磁學中RCS值的計算來評價乘波飛行器的隱身性能。在整個遺傳優(yōu)化過程中，運用了模糊決策理論，對多目標優(yōu)化結果進行篩選。并在此基礎上，為兼顧乘波飛行器設計點和非設計點的性能，對乘波飛行器外形分別進行高超聲速、超聲速氣動流場的計算，從而得到優(yōu)化的乘波飛行器外形。 本文還對傳統(tǒng)的飛行器優(yōu)化流程進行了改造，打破了原來設計程序緊耦合的情況，將原有緊耦合優(yōu)化設計程序