基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

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1、万方数据2003年第6期导弹与航天运载技术No．62003总第266期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．266文章缩号：1004—7182(2003)06—0002—08基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化罗世彬罗文彩王振国(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙，410073)摘要：建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性

2、能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。关键词：高超声速巡航飞行器；多学科设计优化；响应面；试验设计；并行计算中圈分类号：V22文献标识码：ADesignofExperimentandResponseSurfaceApproximationMethodsinMultidisciplinar

3、yDesignOptimizationforHypersonicCruiseVehicleLuoShibinLuoWencaiWangZhenguo(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniv．ofDefenceTechn0109y，Changsha，410073)Abstract：Anefforttomultidisciplinarydesignoptimization(MDO)ofahypersoniccruisevehiclepropeUedbyscramjetenginebasedond

4、esignofexperiment(DOE)andresponsesurfaceapproximationmethodsispresented．Bydevelopingdisciplinaryanalysismodelsincludingmasspropertiesestimation，aerodynamicforces，aeroheating，seramjet，eontrolandtrajectoryperformancemodels，takingintoaccounttheinteractionsbetweendifferentdisciplinary，

5、ahypersoniccruisevehicleoverallperformanceanalysismodelissetup．AfteremployingD—Optimaldesign，Taguchidesignanduniformdesignmethodstoselectdesignpointsrespectively，thevehicleperformanceisanalyzedviaparallelcomputation，correspondingresponsesurfaceapproximationmodelsareconstructedbased

6、onperformanceanalysisresults．Theresponsesurfaceapproximationmodelsareusedtoreplacetheoriginalcomplexvehicleperformancemodel，theoptimizationisconductedusingasequentialquadraticprogrammingalgorithm．NumericalresultsshowthatMIX)methodsbasedondesignofexperiments收稿日期：200303—31基金项目：国家“863

7、”高技术项目资助(2002AA723041)作者简介：罗世彬(1976一)男．博士研究生，主要从事高超声速巡航飞行器一体化设计和多学科优化设计理论爰其在飞行器中的应用研究万方数据theoryispromisinginconceptualdesignforhypersoniccruisevehicle．KeyWords：Hypersoniccruisevehicle}Muhidisciplinarydesignoptimization；ResponsesurfaceDesignofexperiment；Parallelcomputation1引言随着高超声速技

8、术的发展，高超声速飞行器的研究日益受到各国重视，它(