基于串联协作法的RLV机翼参数优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第7期l74MachineryDesign&Manufacture2012年7月文章编号：1001—3997(2012)07—0174—02基于串联协作法的RLV机翼参数优化设计王琦王源博饶碧波李应(南昌航空大学飞行器工程学院，南昌330063)DesignofRLVWingParametersOptimizationBasedonSerialCollaborativeAlgorithmWANGQi，WANGYuan—bo，RAOBi-bo，LIYing(SchoolofAircraftEngineering，NanchangHan

2、gkongUniversity，Nanchang330063，China)；【摘要】针对可重复使用运载器(RLV)机翼外形优化设计问题，描述了其重量学科的数学模型，i2由于在求解过程中遗传算法及Nelder-Mead法均存在缺陷，故在多方法协作优化方法的理论基础上，{l采用串联协作优化策略，提出了基于遗传算法及Nelder—Mead法的串联协作优化方法，实现了RLV机2}翼外形的设计优化，得到了与这两种算法单独优化时相比更优的优化结果，使机翼重量减轻了，并分析{l了该方法的收敛性，表明了该方法的可行性和有效性。2}关键词：RLV机翼优化；串联协作

3、法；Nelder—Mead法{l【Abstract】InviewofwingshapedesignoptimizationfortheReusableLaunchVehicle(RLV)，the2；mathematicalmodelsofitsweightsubjectwasdescribed．Aserialcollaborativeaptimizationalgorithmcom一《lbinedwithNelder-Meadalgorithmandgeneticalgorithmwasproposedinthispaper，becausethe

4、rearej》sornedefectsofthetwoalgorithmintheoptimizationprocess．弛eadoptionofserialcollaborativestrategy{lbasedonthetheoryframeofmuhimethodcollaborativeoptimizationalgorithm(MCOA)achievedthedesign；；optimizationforwingshapeoftheRLV，andgotbetteroptimizationresultscomparedwiththetwo

5、singleal一《}gorithmwithtotalwingweightbeingreduced．ThentheglobalconvergenceWasrigorouslyanalyzed，which{；hsdemons￡ratethatthis舢disfeasibleandeffect．{}KeyWords：RLVWingOptimization；SerialCollaborativeAlgorithm；Nelder-MeadAlgorithm；中图分类号：TH16，V211．41+1文献标识码：A1引言2RLV机翼优化模型可重复使用运载器(

6、ReusableLaunchVehicle，简称RLV)返回针对某典型的小型有翼RLV机翼参数设计优化问题，仅考大气主要采用高超声速大攻角再人和水平着陆方式。对于有翼虑其重量学科，分别采用遗传算法、Nelder—Mead法及串联协作RLV，机翼外形既要保证水平着陆时所需的高升力特性，又要保证优化算法，进行机翼平面形状设计优化。高超声速再入时的气动热和配平特性，同时还要使机翼重量较轻。2．1问题描述它涉及了结构重量、空气动力和飞行性能等多个学科，所以有翼有翼RLV的气动布局采用双三角翼，内翼前后缘固定，后RLV机翼外形优化是多学科设计优化【1(Mu

7、hidisciplinaryDesign掠角为80。，中等细长比机身；襟翼悬挂于机身底部，和机身等宽，Optimization，简称MDO)问题。目前求解MDO问题的优化算法长度选为机身宽度的一半；副翼和机翼作为一个整体进行设计，包括模式搜索法、Powell法等传统直接搜索法，遗传算法、模拟退机翼选用NACA008翼型，机翼无扭转、下单翼、上反角为5。。假火法等现代智能优化算法，但每一种算法自身均存在不同程度的缺设翼根弦最前缘和机身相对位置固定，设计变量选取能够描述机陷，如计算精度不高，稳健陛不够良好，易陷入局部最优等问题。为翼平面形状的前缘后掠

8、角A后缘后掠角A外翼暴露根弦长解决以上问题，罗文彩提出了多方法协作优化方法121(Muhimethodc，以及根梢比A。根据文献日，小型