可变形飞行器总体收益评估及优化方法综述

1

作者 李喜茹 白鹏 《现代防御技术》 北大核心 2025年第2期1-18,共18页

可变形飞行器根据需要适时改变气动布局,优化全任务段的气动和飞行性能,提升其总体性能,拓展任务剖面,是未来飞行器的重要发展方向之一。可变形飞行器有总体收益是可变形技术能够落地的关键前提条件,指出可变形飞行器总体收益评估的重... 可变形飞行器根据需要适时改变气动布局,优化全任务段的气动和飞行性能,提升其总体性能,拓展任务剖面,是未来飞行器的重要发展方向之一。可变形飞行器有总体收益是可变形技术能够落地的关键前提条件,指出可变形飞行器总体收益评估的重要意义,介绍了自2000年以来可变形飞行器总体收益评估的研究现状,包括飞行器类型、变形方式、评估方法、评估结果等,从性能收益、综合收益2个方面梳理了可变形飞行器总体收益,总体收益评估结果表明:变形技术带来的收益并没有理想中那么巨大,使用变形技术使得单项总体性能指标最大提高21%,大多数单项总体性能指标提高不超过10%,也存在使用变形技术总体性能收益低于1%,甚至没有收益的情况;使用变形技术可以使得部分总体性能获得收益,但也会导致某些总体性能下降,增加生产制造及维护成本等;方案论证、详细设计、生产试飞,随着研究的不断深入,评估出来的总体收益逐步减小。归纳了提高收益的优化方法,并对其特点进行分析。总结了目前总体收益评估存在的问题,对可变形飞行器总体收益评估的未来进行了展望,给出了发展建议。 展开更多

关键词 可变形飞行器 总体收益 总体性能收益 综合收益 优化方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

太阳能/氢能无人机总体设计与能源管理策略研究 被引量：46

2

作者 刘莉 杜孟尧 +3 位作者 张晓辉 张超 徐广通 王正平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期144-162,共19页

针对小型低空长航时电动无人机需求,给出了太阳能/氢能混合能源动力系统集成方案和小型低空长航时无人机构型。针对典型任务剖面,综合考虑太阳能电池和氢燃料电池特性,提出了一种考虑全机重量能量耦合关系的总体设计方法和任务剖面驱动... 针对小型低空长航时电动无人机需求,给出了太阳能/氢能混合能源动力系统集成方案和小型低空长航时无人机构型。针对典型任务剖面,综合考虑太阳能电池和氢燃料电池特性,提出了一种考虑全机重量能量耦合关系的总体设计方法和任务剖面驱动的能源管理策略;建立了能源系统模型,给出了能源控制流程,开发了能源管理仿真平台。以1.5kg任务载荷为例,完成了无人机总体方案设计,仿真分析了各种能源特性对飞行结果的影响。结果表明:能源管理策略能够根据任务剖面的要求合理配置能源系统的功率,满足各阶段的功率需求;无人机在冬至日航时为21h、夏至日可实现跨昼夜飞行;在能源系统重量相同情况下,该混合能源无人机的航时分别是纯锂电池无人机和燃料电池无人机的5.5倍和1.2倍。 展开更多

关键词 太阳能 氢能 长航时 电动无人机 总体设计 能源管理

原文传递

支撑机翼跨声速民机的多学科优化设计 被引量：11

3

作者 朱自强 王晓璐 +1 位作者 吴宗成 李筠 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期1-11,共11页

弗吉尼亚理工大学(VPI)的多学科分析与设计(MAD)中心采用多学科优化设计(MOD)对一种支撑机翼(SBW)外形的跨声速民机做了较为系统和广泛的概念设计研究。本文介绍了对各学科做近似计算的方法和工具,并将它们集成形成了一种完整的概念设... 弗吉尼亚理工大学(VPI)的多学科分析与设计(MAD)中心采用多学科优化设计(MOD)对一种支撑机翼(SBW)外形的跨声速民机做了较为系统和广泛的概念设计研究。本文介绍了对各学科做近似计算的方法和工具,并将它们集成形成了一种完整的概念设计层次的MOD方法。该方法能实现空气动力和结构/重量的紧密耦合,完成两者间的平衡设计并取得最佳协调。作为工业界伙伴的LMAS对该软件注入了更多实践经验,并评估与验证了该软件。对于能装载325位旅客,巡航飞行Ma=0.85下飞行航程13890km的典型飞行剖面,大量优化计算结果表明SBW飞机可比常规飞机起飞总重量(TOGW)轻9.2～17.4,燃油消耗少16.2～19.3,发动机体积减小21.5～31.6,成本降低3.8～7.2。同时进行了技术水平和优化约束条件的灵敏度分析研究。所有结果清楚地表明SBW外形是可明显提高飞行性能的未来跨声速民机的一种新型外形。 展开更多

关键词 支撑机翼 跨声速民机 多学科优化设计 起飞总重量 灵敏度分析

原文传递

多学科设计优化算法及其在飞行器设计中应用 被引量：127

4

作者 余雄庆 丁运亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期1-6,共6页

多学科设计优化(MDO)算法是复杂系统设计优化的策略。对现有的各种MDO算法及其在飞机设计中应用状况进行分析、归纳和评述。内容包括:MDO问题的表述及其有关术语;MDO算法的任务;现有的MDO算法及其应用。

关键词 飞机设计 多学科设计优化 优化 工程设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

几种新型多学科设计优化算法及比较 被引量：12

5

作者 刘克龙 姚卫星 余雄庆 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期209-216,共8页

归纳和评述了二级集成系统综合法、分级目标传递法和子空间自主式优化方法3类基于系统分解的新算法及其改进算法,阐述了3种算法的基本思想、结构体系及其特点,讨论了它们对优化对象的适应性,并从分解标准、级数、收敛性和代理模型等方... 归纳和评述了二级集成系统综合法、分级目标传递法和子空间自主式优化方法3类基于系统分解的新算法及其改进算法,阐述了3种算法的基本思想、结构体系及其特点,讨论了它们对优化对象的适应性,并从分解标准、级数、收敛性和代理模型等方面对它们进行了比较。 展开更多

关键词 优化 多学科设计优化 复杂系统 飞行器设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于神经网络的飞机主要参数估算方法 被引量：10

6

作者 徐惠民 余雄庆 薛飞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期48-52,共5页

根据飞机设计要求来选择主要参数往往涉及许多不确定的因素。本文基于多层神经网络计算模型 ,提出了一种新的飞机主要参数的估算方法 ,并给出了实现这种方法的详细步骤。将该方法应用于喷气支线飞机和喷气公务机主要参数的估算 ,测试结... 根据飞机设计要求来选择主要参数往往涉及许多不确定的因素。本文基于多层神经网络计算模型 ,提出了一种新的飞机主要参数的估算方法 ,并给出了实现这种方法的详细步骤。将该方法应用于喷气支线飞机和喷气公务机主要参数的估算 ,测试结果表明估算误差均在 1 0 %之内。 展开更多

关键词 飞机设计 神经网络 飞机主要参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

利于冬季飞行的太阳能飞机构型研究 被引量：10

7

作者 马东立 包文卓 乔宇航 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1581-1591,共11页

针对冬季太阳辐射强度较弱的问题，提出并研究了一种新型太阳能飞机构型。概述了太阳能飞机的总体构型，建立了太阳辐射和能源动力系统模型，对飞机的气动、能量、质量及机翼最优偏转角等特性进行了分析，给出了适用于该构型太阳能飞机... 针对冬季太阳辐射强度较弱的问题，提出并研究了一种新型太阳能飞机构型。概述了太阳能飞机的总体构型，建立了太阳辐射和能源动力系统模型，对飞机的气动、能量、质量及机翼最优偏转角等特性进行了分析，给出了适用于该构型太阳能飞机的总体参数设计方法，并对构型设计参数进行了研究。结果表明：机翼偏转角的存在可有效提高太阳能飞机所接收的太阳辐射能量。综合考虑太阳辐射能量和推进系统质量，机翼最优偏转角在7．4°～9．5°之间，其随时刻变化；端板最优展弦比为5左右，端板与机翼的最优面积比为0．09，端板最大许用升力系数的最优值为1．1。新构型太阳能飞机总面积比常规构型减小44．2％，其优势明显。 展开更多

关键词 太阳能飞机 飞机构型 太阳辐射 超长航时 机翼面积

原文传递

多学科设计优化的低自由度协同优化方法 被引量：7

8

作者 刘克龙 姚卫星 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期317-322,共6页

为了解决协同优化(CO)方法计算量过大的问题,提出了低自由度协同优化方法(Low degree-of-freedom collaborative optimization,LDFCO)。LDFCO的系统级优化通过调整共享设计变量和辅助设计变量,使系统目标最优,且满足一致性约束条件。子... 为了解决协同优化(CO)方法计算量过大的问题,提出了低自由度协同优化方法(Low degree-of-freedom collaborative optimization,LDFCO)。LDFCO的系统级优化通过调整共享设计变量和辅助设计变量,使系统目标最优,且满足一致性约束条件。子系统优化通过调整局部设计变量,使子系统目标最优,并满足局部约束条件。子系统目标有两种形式:最小化本子系统的一致性约束函数和直接与系统目标有关的状态变量的加权和,或最小化一种不同于前者的一致性约束函数。通过3个算例检验了LDFCO的效率,结果表明LDFCO方法的计算量比CO方法大大减少。 展开更多

关键词 多学科设计优化 低自由度协同优化 优化 复杂系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种单亲DNA算法在翼型设计中的应用 被引量：8

9

作者 夏露 高正红 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期335-339,共5页

随着遗传工程的不断发展,受其启发建立的各类算法已经应用到各个设计领域。其中,基于达尔文的适者生存、优胜劣汰的生物进化机制,由模拟有性生物的繁殖进化过程演变而来的遗传算法,因其具有全局搜索能力、广泛的适用性等特点在气动设计... 随着遗传工程的不断发展,受其启发建立的各类算法已经应用到各个设计领域。其中,基于达尔文的适者生存、优胜劣汰的生物进化机制,由模拟有性生物的繁殖进化过程演变而来的遗传算法,因其具有全局搜索能力、广泛的适用性等特点在气动设计方面应用的已经比较成熟。但是常规遗传算法在实际应用中也暴露出许多不足,主要就是未能准确反映出生物的双向进化以及变异与交叉化关系的不对等。针对遗传算法的这些问题,本文采用了一种单亲DNA算法,模拟单亲生物自然遗传繁衍机理,将其应用到翼型设计中。与遗传算法相比,全局搜索能力更强,收敛速度更快,优化效果更理想。 展开更多

关键词 遗传算法 单亲DNA算法 翼型设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于PARETO的系统分解法及其在飞行器外形优化设计中的应用 被引量：5

10

作者 夏露 高正红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期89-93,共5页

针对飞行器外形设计这一复杂的多目标问题,开展了相应的多目标优化方法研究。采用系统分解法来降低大系统的复杂度是工程设计中常用的方法,但是传统的系统分解法在处理多目标问题时通常是把多目标问题转化为单目标问题,最后得到单一优... 针对飞行器外形设计这一复杂的多目标问题,开展了相应的多目标优化方法研究。采用系统分解法来降低大系统的复杂度是工程设计中常用的方法,但是传统的系统分解法在处理多目标问题时通常是把多目标问题转化为单目标问题,最后得到单一优化解。利用PARETO方法的特点,提出了基于PARETO的系统分解法来解决传统系统分解法使用中的这个问题,经过优化可以得到均匀分布的PARETO解集,便于进行分析比较和选择。最后针对具体算例进行气动与隐身特性的综合优化设计,经过一轮优化后,所得到的一系列优化方案其气动和隐身性能都有较大提高,不仅达到了期望的设计要求,而且可以对该解集进行分析比较,以选择需要的优化结果。 展开更多

关键词 多目标优化 系统分解 Pareto方法 基于Pareto的系统分解法

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种超音速飞机三角机翼结构方案研究 被引量：2

11

作者 刘健 杨华保 +1 位作者 王建 尚琳 《科学技术与工程》 2011年第19期4516-4518,4524,共4页

针对某超音速飞机的三角翼,设计了带平行翼梁的梁式三角翼结构和带内撑梁的梁式三角翼结构两种方案;分析了三角翼两种结构方案的受力特点,并采用有限元方法对比分析了两种结构方案的强度和刚度特点。通过分析和比较得出了带平行翼梁的... 针对某超音速飞机的三角翼,设计了带平行翼梁的梁式三角翼结构和带内撑梁的梁式三角翼结构两种方案;分析了三角翼两种结构方案的受力特点,并采用有限元方法对比分析了两种结构方案的强度和刚度特点。通过分析和比较得出了带平行翼梁的梁式三角翼结构受力特性更好,更适合于能够布置中央翼的三角翼飞机。 展开更多

关键词 三角机翼结构 结构方案 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局气动设计要点研究 被引量：7

12

作者 王虎峰 白俊强 《科学技术与工程》 2009年第12期3570-3573,共4页

飞翼布局(FLYING-WING)作为一种非常规气动布局,有着传统气动布局无可比拟的优势,因此成为未来飞行器理想气动布局之一。对飞翼布局的气动特性进行了分析,提出了飞翼布局飞机的气动设计要点,并利用算例对这些设计要点进行了验证,结果表... 飞翼布局(FLYING-WING)作为一种非常规气动布局,有着传统气动布局无可比拟的优势,因此成为未来飞行器理想气动布局之一。对飞翼布局的气动特性进行了分析,提出了飞翼布局飞机的气动设计要点,并利用算例对这些设计要点进行了验证,结果表明该设计思路具有一定的可行性。 展开更多

关键词 飞翼 气动设计 欧拉方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于高精度模型的机翼气动结构多学科设计优化方法 被引量：2

13

作者 刘克龙 姚卫星 《中国科技论文在线》 CAS 2008年第10期767-775,共9页

利用低自由度协同优化方法对轻型飞机机翼进行了气动/结构多学科设计优化,气动和结构两个子系统实现了并行,其中气动分析采用CFD软件Fluent,结构分析优化采用有限元软件MSC.Patran&Nastran。建立了基于Catia、Gambit和Fluent等通用... 利用低自由度协同优化方法对轻型飞机机翼进行了气动/结构多学科设计优化,气动和结构两个子系统实现了并行,其中气动分析采用CFD软件Fluent,结构分析优化采用有限元软件MSC.Patran&Nastran。建立了基于Catia、Gambit和Fluent等通用软件的气动自动化分析模型。提出了利用三系数四次响应面模型拟合机翼上的升力分布以实现不同子系统并行和气动力的传递。以气动自动化分析模型和三系数四次响应面气动载荷分布模型为基础,提出了面向高精度气动分析的气动分析代理模型的建立方法。机翼优化结果表明LDFCO/V1方法可以成功地利用高精度模型实现机翼气动/结构多学科设计优化。 展开更多

关键词 多学科设计优化 协同优化 低自由度协同优化 高精度模型 机翼

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人攻击机气动设计研究 被引量：4

14

作者 王虎峰 白俊强 《航空计算技术》 2008年第2期30-33,共4页

飞翼式布局在气动效率、隐身特性和结构强度等方面具有的突出优势使其成为未来无人攻击机的一种良好的布局形式。以0.7马赫为巡航设计点,设计了一架起飞总重在18吨左右,最大载荷2吨,最大航程在5000km以上的执行对地攻击任务的无人攻击... 飞翼式布局在气动效率、隐身特性和结构强度等方面具有的突出优势使其成为未来无人攻击机的一种良好的布局形式。以0.7马赫为巡航设计点,设计了一架起飞总重在18吨左右,最大载荷2吨,最大航程在5000km以上的执行对地攻击任务的无人攻击机。以欧拉方程数值解法加粘性修正的方法对其气动性能进行了计算和评估,并在初始外形的基础上进行了改进,进一步提高了升阻比,并改善了力矩特性。结果表明该设计思路具有一定的可行性。 展开更多

关键词 无人攻击机 飞翼布局 气动设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

某飞翼外形雷达散射截面特性的分析 被引量：1

15

作者 余雄庆 金银军 杨景佐 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1995年第5期636-640,共5页

用物理光学理论和物理绕射理论计算了某飞翼外形雷达散射截面（ＲＣＳ）特性，并在微波暗室里对该飞翼模型的ＲＣＳ进行了测量，计算结果和测量结果基本吻合。在此基础上，分析了飞翼外形ＲＣＳ随方位角分布的特点以及其外形隐身设计的... 用物理光学理论和物理绕射理论计算了某飞翼外形雷达散射截面（ＲＣＳ）特性，并在微波暗室里对该飞翼模型的ＲＣＳ进行了测量，计算结果和测量结果基本吻合。在此基础上，分析了飞翼外形ＲＣＳ随方位角分布的特点以及其外形隐身设计的特点。 展开更多

关键词 飞机 飞机设计 雷达散射截面 电磁散射

在线阅读 下载PDF 职称材料

定时拦截在轨拦截器机动轨道设计与优化 被引量：1

16

作者 王超 谭守林 李国庆 《指挥控制与仿真》 2014年第6期107-110,共4页

在满足对目标卫星在指定时间进行拦截的要求下,考虑拦截器变轨能量消耗最省,提出了基于定时拦截的在轨机动拦截轨道选择与优化方法。该方法能够迅速设计和优化出最优在轨机动拦截轨道、变轨点位置和变轨所需的能量。仿真结果表明,模型... 在满足对目标卫星在指定时间进行拦截的要求下,考虑拦截器变轨能量消耗最省,提出了基于定时拦截的在轨机动拦截轨道选择与优化方法。该方法能够迅速设计和优化出最优在轨机动拦截轨道、变轨点位置和变轨所需的能量。仿真结果表明,模型准确、有效,能够满足作战要求。 展开更多

关键词 定时拦截 在轨机动轨道 变轨点

在线阅读 下载PDF 职称材料

未来飞机的智能化技术综述与发展展望 被引量：5

17

作者 宋文滨 《民用飞机设计与研究》 2017年第3期122-129,共8页

我国商用飞机型号的系列化发展,使得我国进入全球屈指可数的多型号发展的大型飞机制造国家之列。如果无论单通道飞机,还是宽体飞机仍基本保持常规布局的假设成立的话,随着未来航空产品复杂性的增加和新技术的持续植入带来了市场、技术... 我国商用飞机型号的系列化发展,使得我国进入全球屈指可数的多型号发展的大型飞机制造国家之列。如果无论单通道飞机,还是宽体飞机仍基本保持常规布局的假设成立的话,随着未来航空产品复杂性的增加和新技术的持续植入带来了市场、技术、经济和研制周期等多方面的挑战。在型号研制经验、特别是完整的全寿命周期的研制经验相对缺乏的不利条件下,在关注传统学科和专业技术领域发展的同时,更需要关注颠覆性新技术的预先发展和应用,力争实现跨越式创新。其中,智能化技术和方法将是未来航空全产业链发展的全局性关键技术之一,对进一步提高飞机安全性、经济性、舒适性和环保性,提高飞机设计制造和运营维护的个性化、定制化以及无缝化水平具有潜在的颠覆性影响。论述智能技术在商用航空领域全寿命周期各阶段和全供应链体系下的系统化应用价值,为宽体飞机项目的发展提出关键核心技术的战略性发展方向,服务于技术和产业布局以及核心技术预先发展的需求。 展开更多

关键词 航空智能化 宽体飞机 多型号战略 无线传感器

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的RBF神经网络在翼梢小翼优化设计中的应用 被引量：13

18

作者 白俊强 王丹 +2 位作者 何小龙 李权 郭兆电 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1865-1873,共9页

为了提高径向基函数(RBF)神经网络模型的预测精度,在其基础上提出了一种自适应RBF神经网络模型。该预测模型在RBF神经网络模型表达式中引入自适应向量(向量维数与样本点自变量维数相同),采用优化搜索方式确定自适应向量值,从而提高模型... 为了提高径向基函数(RBF)神经网络模型的预测精度,在其基础上提出了一种自适应RBF神经网络模型。该预测模型在RBF神经网络模型表达式中引入自适应向量(向量维数与样本点自变量维数相同),采用优化搜索方式确定自适应向量值,从而提高模型预测的准确度和普适性。与其他RBF神经网络模型的改进相比,本文直接从改变基函数的形式入手,使用较少的参数优化达到对网络模型的自适应构造;该方法本质上改变了基函数网络中心与宽度对网络模型预测的作用以及样本点自变量向量的各个维对因变量的影响度,其对目标问题具有自适应性。将本文的自适应RBF神经网络模型应用在基于机身+机翼+翼梢小翼模型的翼梢小翼优化设计中,在约束弯矩的情况下进行巡航减阻优化设计,设计结果验证了该预测模型的可行性,表明其具有一定的工程实用价值。 展开更多

关键词 RBF神经网络 自适应向量 高斯基函数 翼梢小翼 优化设计

原文传递

CFD方法在联结翼飞机方案设计中的应用 被引量：9

19

作者 张晓萍 曾会华 余雄庆 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期763-768,共6页

针对计算流体力学 (CFD)软件在联结翼气动布局设计中应用的问题 ,研究如何快速、自动地生成 CFD软件所需的输入数据的方法。实现这一方法的要点有 :(1 )建立一个合理的联结翼飞机外形的参数化几何模型 ;(2 )基于这组参数 ,开发出能自动... 针对计算流体力学 (CFD)软件在联结翼气动布局设计中应用的问题 ,研究如何快速、自动地生成 CFD软件所需的输入数据的方法。实现这一方法的要点有 :(1 )建立一个合理的联结翼飞机外形的参数化几何模型 ;(2 )基于这组参数 ,开发出能自动地生成 CFD软件 (MGAERO)所需输入数据文件的程序。计算实例表明 ,应用本文所提出的方法 ,可快速地对各种联结翼飞机方案进行气动特性分析 ,从而大大缩短了飞机方案设计中气动分析的时间。 展开更多

关键词 飞机设计 联结翼 计算流体力学 方案设计 飞机外形

在线阅读 下载PDF 职称材料

轻型飞机机翼气动/结构协同优化研究 被引量：9

20

作者 薛飞 余雄庆 姚卫星 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期488-491,共4页

探讨用协同优化方法能否有效地解决机翼气动/结构一体化设计优化问题。首先对基本的协同优化和基于响应面协同优化两种方法的特点进行了探讨,然后以轻型飞机机翼气动/结构一体化设计为例,着重研究如何用协同优化方法建立机翼气动/结构... 探讨用协同优化方法能否有效地解决机翼气动/结构一体化设计优化问题。首先对基本的协同优化和基于响应面协同优化两种方法的特点进行了探讨,然后以轻型飞机机翼气动/结构一体化设计为例,着重研究如何用协同优化方法建立机翼气动/结构一体化设计的优化模型。研究结果表明,基本的协同优化算法不能有效地解决该机翼气动/结构一体化优化问题,而基于响应面的协同优化方法在求解这一问题时具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 飞机设计 机翼 多学科设计优化 优化

在线阅读 下载PDF 职称材料