多学科设计优化技术在卫星设计中的应用

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1、V01．22NO．316航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第22卷第3期2013年6月多学科设计优化技术在卫星设计中的应用陈余军周志成曲广吉(中国空间技术研究院，北京100094)摘要概述了多学科设计优化(MultidisciplinaryDesignOptimization，MDO)理论及其研究进展；结合卫星总体设计的特点和设计优化研究现状，分析了开展卫星总体MDO的难点，并指出了需要突破的关键技术；最后综合国内外MDO理论与应用研究的热点，提出了卫星总体MDO的发展方向。关键词多学科设计优化；卫星总体设计；关键技术；发展方向中图分类

2、号：V221文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．03．003ApplicationofMultidisciplinaryDesignOptimizationinSatelliteDesignCHENYujunZHOUZhichengQUGuangji(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：ThispaperrenewsthetheoryofMultidisciplinaryDesignOptimization(MDO)andits

3、devel—opmentinlatestyear，summarizesthecharacterofsatellitesystemdesignandthecurrentstate-of-the-artinoptimization，andanalyzesthedifficultiesinMDOapplicationtosatellitesystemdesign．Then，thekeytechnologiesneededtoovercomeinMIX)ofsatellitesystemdesignarepointedout．Accordingtothecurr

4、entresearchontheoryandapplicationresearchofMDO，thepotentialdevelopmentdirectionsinMDOresearchofthesatellitesystemdesignareproposedforthefutureresearchers．Keywords：multidisciplinarydesignoptimization；satellitesystemdesign；keytechnology；devel—opmentdirection1引言卫星设计涉及多个学科或子系统，且彼此间相互

5、耦合，是一项复杂的系统工程[1]。如何提高卫星系统的综合性能、缩短研制周期、降低设计成本，是工程师长期以来一直关注的重点。随着数字化设计、一体化设计、并行设计等系统工程先进设计理论和方法的提出，国外宇航部门用于航天器的设计手段和设计模式都在不断地更新。我国对航天器的新需求，提出了移动通信，宽带多媒体，以及跟踪与数据中继卫星等复杂卫星的研制任务，它们不但规模大、构型复杂、涉及学科子系统多，而且要求大功率、长寿命、高指向精度和高姿态稳定度，对卫星总体方案设计、系统技术指标实现和高可靠性保障提出了更为严峻的挑战。为缩短研制周期、降低开发成本和提高总体设计技术水

6、平，迫切需要对传统的设计方法进行改进。20世纪90年代，美国Sobieski教授提出了适用于复杂工程系统设计的多学科设计优化(Multi—disciplinaryDesignOptimization，MDO)方法，它是一种通过充分探索和利用工程系统中相互作用的收稿日期：2013—04—19：修回日期：2013—05—17作者简介：陈余军(1981一)，男，工程师，研究方向为航天器总体设计。Email：Chenyjl001@163．corn。第3期陈余军等：多学科设计优化技术在卫星设计中的应用协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论口]。MDO受到了高校、工

7、业部门和政府机构的重视，国外已将MDO方法在航空、航天和军事等诸多领域进行了应用，并且取得了不少成果[3巧]。MDO方法的提出为卫星总体设计提供了新的技术手段，将MDO方法引入到卫星总体设计中，能有效缩短研制周期和提高系统可靠性、有效优化总体性能指标和提升总体设计技术水平、充分利用现有设计资源和推进现有总体设计模式由串行向并行转变，以及使我国卫星总体设计模式和方法逐渐同国际接轨。本文在概述MDO理论和卫星多学科优化研究现状基础上，结合卫星总体设计特点和现有的设计模式，分析了开展卫星总体MDO面临的困难，并总结提炼开展卫星总体MDO需要突破的关键技术及其未

8、来发展方向。2MDO研究内容综合美国航空航天学会(AIAA)的MDO技术委员会对