直升機(jī)總體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、本文研究數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和多目標(biāo)、多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)在直升機(jī)總體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
　　 隨著航空技術(shù)的迅猛發(fā)展和系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，現(xiàn)代飛行器的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)模式都發(fā)生了重大變化，從追求飛行性能發(fā)展到追求系統(tǒng)綜合使用效能，從串行迭代的設(shè)計(jì)模式發(fā)展到集成并行設(shè)計(jì)模式。同時(shí)，飛行器的初期設(shè)計(jì)階段即概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段變得越來(lái)越重要。直升機(jī)總體設(shè)計(jì)面臨的是一個(gè)龐大又復(fù)雜的系統(tǒng)，總體設(shè)計(jì)對(duì)研制工作具有全局性的影響，是直升機(jī)研制工作最重要的一個(gè)階段。本

2、文針對(duì)直升機(jī)總體設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和多學(xué)科本質(zhì)，開展了直升機(jī)總體數(shù)據(jù)庫(kù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在直升機(jī)概念設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究，并建立了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化框架，集成了與直升機(jī)總體設(shè)計(jì)相關(guān)的多個(gè)學(xué)科分析模型，進(jìn)行了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在直升機(jī)初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 構(gòu)建了直升機(jī)總體參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和部件重量數(shù)據(jù)庫(kù)，完成了數(shù)據(jù)的篩選、錄入和修正，并基于數(shù)據(jù)庫(kù)提出了回歸統(tǒng)計(jì)分析法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面法的直升機(jī)概念設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)重量

3、、旋翼、尾槳、機(jī)身以及功率等參數(shù)的分析，給出了一套用于確定直升機(jī)總體參數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
　　 建立了適合直升機(jī)總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的飛行性能計(jì)算模型，分析了包括懸停性能、爬升性能和前飛性能在內(nèi)的基本飛行性能；并在遺傳算法中引入了序和密度的概念，以及實(shí)數(shù)編碼、錦標(biāo)賽選擇、精英保留策略、自適應(yīng)算子等求解策略，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的多目標(biāo)遺傳算法在求解Pareto解集時(shí)表現(xiàn)出更好的貼近性、均勻性和完整性；采用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)直升機(jī)飛行

4、性能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，提高了優(yōu)化效率和決策的準(zhǔn)確性。
　　 建立了適合槳葉外形優(yōu)化設(shè)計(jì)的自由尾跡模型，該模型采用Weissinger-L升力面模型和PIPC求解方法，使得計(jì)算精度能滿足總體設(shè)計(jì)階段槳葉氣動(dòng)外形對(duì)性能影響的要求，又具有較少的計(jì)算耗時(shí)；以減少懸停和前飛狀態(tài)下旋翼的需用功率為優(yōu)化目標(biāo)，采用改進(jìn)的多目標(biāo)遺傳算法，同時(shí)在算法中加入并行運(yùn)算技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型，進(jìn)一步縮短了優(yōu)化時(shí)間，提高了優(yōu)化效率和優(yōu)化質(zhì)量。
　　

5、 在建立和驗(yàn)證直升機(jī)重量估算、飛行性能、槳葉氣動(dòng)外形、操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性學(xué)科分析模型的基礎(chǔ)上，分析了各學(xué)科之間的數(shù)據(jù)傳遞和耦合關(guān)系，確定設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)約束和優(yōu)化目標(biāo)，建立了直升機(jī)總體多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化模型。
　　 針對(duì)直升機(jī)總體多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的特點(diǎn)和常規(guī)協(xié)同優(yōu)化方法的收斂性差、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，提出了基于代理模型的直升機(jī)總體參數(shù)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方法，并以UH-60A直升機(jī)為算例，與多學(xué)科可行法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該優(yōu)化方法的可行性和有效