乘波飛行器氣動(dòng)—隱身多學(xué)科綜合協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、現(xiàn)代高超聲速飛行器的設(shè)計(jì)為了提高飛行器在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的生存能力，常需要兼顧氣動(dòng)性能和隱身性能。針對(duì)高超音速飛行器設(shè)計(jì)的特性及網(wǎng)格計(jì)算優(yōu)化實(shí)例的不足，以乘波飛行器為研究對(duì)象，以乘波飛行器概念設(shè)計(jì)的研究工作為基礎(chǔ)，對(duì)乘波飛行器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。乘波構(gòu)型是由Nonweiler教授于1959年提出的。乘波構(gòu)型在設(shè)計(jì)的飛行條件下，激波能很好地附著在其前緣上，整個(gè)構(gòu)型就像是乘在激波上，因此得名“乘波”。乘波構(gòu)形作為高超聲速飛行器設(shè)計(jì)的候選構(gòu)型，在

2、設(shè)計(jì)點(diǎn)下具有比傳統(tǒng)構(gòu)形更高的升阻比更好的氣動(dòng)性能，并且下表面流動(dòng)是均勻的，是一體化設(shè)計(jì)的理想構(gòu)型。 本文首先進(jìn)行了乘波飛行器的參數(shù)化建模工作，根據(jù)錐導(dǎo)乘波構(gòu)形及吻切錐乘波構(gòu)形的生成方法，確定完備的乘波飛行器參數(shù)體系并主要通過雙曲外推的方法生成乘波飛行器的計(jì)算網(wǎng)格。進(jìn)而基于網(wǎng)格計(jì)算，運(yùn)用遺傳優(yōu)化算法進(jìn)行乘波飛行器氣動(dòng)性能及隱身性能的多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，通過求解以三維Navier-Stokes方程為控制方程，使用Jameson

3、格式進(jìn)行離散，通過數(shù)值計(jì)算乘波飛行器高超聲速情況下的氣動(dòng)性能指標(biāo)；并通過計(jì)算電磁學(xué)中RCS值的計(jì)算來(lái)評(píng)價(jià)乘波飛行器的隱身性能。在整個(gè)遺傳優(yōu)化過程中，運(yùn)用了模糊決策理論，對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行篩選。并在此基礎(chǔ)上，為兼顧乘波飛行器設(shè)計(jì)點(diǎn)和非設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能，對(duì)乘波飛行器外形分別進(jìn)行高超聲速、超聲速氣動(dòng)流場(chǎng)的計(jì)算，從而得到優(yōu)化的乘波飛行器外形。 本文還對(duì)傳統(tǒng)的飛行器優(yōu)化流程進(jìn)行了改造，打破了原來(lái)設(shè)計(jì)程序緊耦合的情況，將原有緊耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)程序