基于遺傳算法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化研究.pdf

1、航空工業(yè)的發(fā)展體現(xiàn)著一個(gè)國(guó)家工業(yè)、科技和國(guó)防實(shí)力水平。航空發(fā)動(dòng)機(jī)(aero-engine)，作為飛機(jī)的心臟，直接影響著飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、裝配及維修過程中，由于涉及零件數(shù)以萬計(jì)，且制造精度要求高、裝配及分解關(guān)系復(fù)雜，如何在設(shè)計(jì)周期短、高質(zhì)量和高精度中找到平衡，已經(jīng)成為當(dāng)前航空工業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。模塊化是迎接上述挑戰(zhàn)的重要途徑，基于合理的模塊化體系，可以有效地降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)生命周期中的人為失誤，從而

2、提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。本文對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊化方法、模塊優(yōu)化方法進(jìn)行了研究，提出了基于遺傳算法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化研究方法，并結(jié)合某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行了模塊化的應(yīng)用研究。具體內(nèi)容包括:
　　(1)研究分析了現(xiàn)有模塊化方法，在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化問題進(jìn)行描述，并對(duì)問題的復(fù)雜度進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化的數(shù)學(xué)模型。
　　(2)建立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的DSM（Design Structure Matrix，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣）

3、模型，即航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣。首先根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件間的連接關(guān)系，提出量化準(zhǔn)則，其次進(jìn)行量化表達(dá)，得到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，為后續(xù)的模塊化及分析奠定基礎(chǔ);最后以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子為例闡述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的DSM模型的建立方法。
　　(3)提出了基于DSM的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化方法。首先提出航空發(fā)動(dòng)機(jī)DSM模塊化的目標(biāo)，其次確定采用行列變換的方式實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)DSM模塊化過程;然后對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)DSM模塊化結(jié)果進(jìn)行評(píng)估與選擇;最后以某型

4、航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子為例闡述了基于DSM的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化方法。
　　(4)根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，采用基于DSM和最短描述長(zhǎng)度理論的遺傳算法來實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)模塊劃分和尋優(yōu)。首先根據(jù)DSM模型和MDL(Minimum DescriptionLength，最短描述理論)理論建立了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù);然后應(yīng)用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊劃分方案的自動(dòng)尋優(yōu)過程;最后以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子為例，進(jìn)行了航空發(fā)動(dòng)機(jī)模塊劃分方案自動(dòng)尋優(yōu)的應(yīng)用驗(yàn)