MDO关键问题及其在液氧∕煤油发动机设计中的应用探讨

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1、第42卷第6期火箭推进V01．42，No．62016年12月JOURNALOFROCKETPROPULSIONDec．2016MDO关键问题及其在液氧／煤油发动机设计中的应用探讨赵剑1，谭永华z，(1．西安航天动力研究所，陕西西安710100；陈建华1，付平t2．航天推进技术研究院，陕西西安710100)摘要：多学科设计优化是一种通过充分探索和利用系统的相互作用机制来设计复杂系统及其子系统的方法论，是当前复杂系统工程设计中最活跃的研究领域。大推力液氧／煤油补燃循环发动机设计的多学科本质属性给传统的设计方法带来了新的挑战，在分析液氧／煤油发动机设计的多学科特征基础上，重点讨

2、论了在液氧／煤油发动机设计中应用MDO技术的关键问题，综述了国内外相关领域的研究进展，阐明了在大推力液氧／煤油补燃循环发动机设计中应用MDO的前景。关键词：多学科设计优化；液氧／煤油发动机；关键问题中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2016106—0001—08KeytechnologicalproblemsandapplicationofMDOindesignofLOX／KeroseneliquidrocketengineZHAOJianl，TANYonghua2，CHENJianhual，FUPin91(1．Xi’anAerospa

3、cePropulsionInstitute，Xi’an710100，China；2．AcademyofAerospacePropulsionTechnology,Xi’an710100，China)Abstract：Multidisciplinarydesignoptimization(MDO)isamethodology，whichhasgonethroughsufficientinvestigation，takesadvantageoftheinteractionmechanismtodesignthecomplexsystemandsubsystems，andiSm

4、ostactiveresearchfiledofcomplexsystemengineeringdesignatpresent．Themultidisciplinaryessentialattributeofdesigninghigh—thrustLOX／Kerosenecombustioncycleliquidrocketenginebringsabigchallengetothetraditionaldesignapproaches．BasedonthefullyanalysisofthemultidisciplinarycharacteristicsofLOX／Ke

5、roseneenginedesign，thekeytechnologieswhichareessentialtoimplementtheMDOmethodinLOX／Keroseneenginearediscussed．Theresearchsituationsathomeandabroadaresummarized，whichshowsabright．futureofadoptingMDOmethodtodesignthehigh-thrustLOX／Kerosenecombustioncycleliquidrocketengine．Keywords：multidisc

6、iplinarydesignoptimization；LOX／Keroseneengine；keytechnology收稿日期：2016—09—02；修回日期：2016—10—31基金项目：国家863项目2013AA7023021作者简介：赵剑(1986一)，男，博士研究生，研究领域为液氧／煤油发动机总体设计与优化2火箭推进0引言多学科设计优化(MuhidisciplinaryDesignOptimization，NDO)是一种通过充分探索并利用工程系统中各学科之间相互作用的协调机制来设计复杂系统及其子系统的方法论}“。MDO在设计过程中充分考虑各学科的耦合作用，平衡各学

7、科冲突，利用多学科优化方法与优化算法来寻求系统最优解，从而提高产品质量、缩短研制周期。MDO作为单独的研究领域，于20世纪80年代后期逐渐形成。航空航天领域最早认识到研究MDO的必要性和迫切性，并在长期的研究和应用中极大地发展了MDO理论，取得了显著的成果。空客公司利用MDO技术对A380机翼进行优化，使飞机起飞质量减轻了15900kgt2】；在美国空军第三代飞机F一16和F／A一18EPF的改进以及第四代飞机F一22的设计中f3引，均不同程度地应用了MDO技术。此外，MDO在复杂工程系统和涉及多个耦合学科的系统设计中也获得了