吸氣式高超聲速飛行器飛推一體化多學科優(yōu)化設計研究.pdf

1、高超聲速飛行器以其飛行速度高、機動性好和遠程打擊能力強等諸多優(yōu)點，已成為當前世界各航空航天大國戰(zhàn)略戰(zhàn)術競爭的焦點所在。其機身和發(fā)動機高度一體化的構(gòu)型，導致飛行器的氣動、推進學科對飛行器的總體性能有著至關重要的影響，只有充分考慮飛行器機身與發(fā)動機之間強耦合效應，通過涵蓋全系統(tǒng)的飛推一體化設計，才能獲得整體性能的最優(yōu)。本文以高超聲速飛行器為研究對象，采用理論分析和數(shù)值模擬的手段，結(jié)合全系統(tǒng)的飛推一體化設計方法，引入多學科設計優(yōu)化(MDO)方

2、法，對其飛推一體化設計和多學科優(yōu)化方法進行了全面深入的研究，主要包括以下幾個方面：
　　首先，在充分考慮高超聲速飛行器機體和發(fā)動機之間強烈耦合效應的基礎上，研究并發(fā)展了高超聲速飛行器飛推一體化設計及其參數(shù)化建模的方法，并結(jié)合本文涉及的各目標學科特點，選取了合理的飛行器外形參數(shù)作為優(yōu)化問題的設計變量。
　　其次，針對本文所涉及的高超聲速飛行器各個目標學科，對其性能分析模型的建立過程進行了細致的論述，并選取了相應的性能參數(shù)作為衡

3、量該目標學科性能優(yōu)劣的指標，將其作為優(yōu)化問題的設計目標。
　　然后，基于發(fā)展的飛推一體化設計方法和各目標學科性能分析模型，構(gòu)建起高超聲速飛行器巡航狀態(tài)下的單目標和多目標優(yōu)化模型，優(yōu)化所得方案的性能均優(yōu)于基準方案。在飛行器前體/進氣道優(yōu)化設計中引入了分層優(yōu)化，驗證了分層優(yōu)化設計方法在工程應用中的巨大優(yōu)勢。
　　最后，選取了優(yōu)化得到的飛行器構(gòu)型進行了三維空間下的數(shù)值模擬，并對其流場做了詳細的分析，得到了飛行器各目標學科性能的變化