助推-滑翔飞行器总体多学科设计优化研究

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1、万方数据2015年2月第43卷第1期现代防御技术MODERNDEFENCETECHNOLOGYFeb．2015V01．43No．1牙导弹技术韧助推一滑翔飞行器总体多学科设计优化研究。范文锋，许波，郝昀(北京机电工程总体设计部，北京100854)摘要：以助推一滑翔飞行器为研究对象，开展多学科设计优化在其总体设计过程中的应用研究。首先对助推一滑翔飞行器进行多学科设计优化任务分析、多学科建模，并建立了助推一滑翔飞行器总体多学科设计优化模型；其次对助推一滑翔飞行器总体设计学科间耦合特点进行分析，在此基础上提出了基于最优

2、灵敏度方法的两层系统集成优化策略；最后通过数值优化算例验证了方法的有效性。优化结果表明，该方法具有较好的收敛速度，且使满载起飞质量减少9％，为高性能飞行器总体设计提供新的设计思路。关键词：助推一滑翔飞行器；总体设计；多学科设计优化；最优灵敏度方法doi：10．3969／j．issn．1009一086x．2015．01．008中图分类号：v421．1；TJ叭文献标志码：A文章编号：1009-086x(2015)旬1旬046-06MultidisciplinaryDesignOptimizationfbrBoost

3、-GlideVehicleOVerallDesignFANWen—feng，XUBo，HAOYun(BeijingsystemDesignInstituteofMechanical—ElectricalEngineering，Beijing100854，China)Abstract：TheapplicationofmultidisciplinaIydesignoptimization(MD0)fbrboost-glideVehicle(BGV)’soveralldesignisaddressed．First，m

4、issiondefiningandmultidisciplinarymodelingareinVesti—gated，andtheMDOpmblemsfbrBGV’soveralldesignarepresented．Second，thesystemcouplingcharacteristicsfbrBGVareanalyzed，andthenaBi·levelsystemintegratedoptimization(BLSIO)strate—gybasedontheoptimalsensitivitymeth

5、od(OSM)isproposedforBGV’sMDO．Lastly，anumericalex-ampleistestedtoexplainthemethod’sefkctiveness．TheresultsindicatethattheBLSIOhasextremeconvergence，andthelaunchweightfbrBGVdeceasesby9％，theproposedmethodgiVesnewcluesfbrhighpeIformancenightVehicles．Keywords：boo

6、st—glidevehicle(BGV)；overalldesign；multidisciplinaIydesignoptimization(MDO)；optimalsensitivitymethod0引言临近空间通常指距离海平面20～100km高度的空间范围。近年来，随着临近空间的拓展利用逐渐受到重视，助推一滑翔飞行器(boost-91idevehicle，BGV)成为国内外热点研究对象。典型包括俄罗斯的伊斯坎德尔战术导弹系统、美国的陆军战术导弹系统，其方案特点是采用固体火箭发动机快速助推+收稿日期：2014

7、—02—13；修回日期：2014—04—09基金项目：有作者简介：范文锋(1981一)，男，陕西渭南人。博士生，主要研究方向为飞行器总体设计。通信地址：100854北京142信箱206分箱E·mail：jalyl314@sina．co“万方数据范文锋，许波，郝昀：助推一滑翔飞行器总体多学科设计优化研究·47·爬升至弹道最高点，随后在临近空问内机动飞行直至命中目标；其总体特点是采用半弹道式飞行方案，大幅提升突防生存能力及精确打击能力，被誉为具有较高效费比的武器系统。对BGV而言，其飞行弹道特征发生较大变化，由传统

8、的弹道式轨迹转变为临近空间内的机动飞行轨迹，因而与总体性能相关的各专业学科之间设计关系发生较大变化，学科之间的耦合关系及设计矛盾更加突出。针对此类高性能飞行器总体设计，传统的串行设计方法已不能较好挖掘总体性能设计潜力，需要引入新的设计理念及思想进一步提升其总体设计水平⋯。多学科设计优化(multidisciplinarydesignoptimization，MD0)自20世纪80年代初