基于多学科设计优化弹道导弹概念设计研究

为提高弹道导弹概念设计中各学科的协同效应,缩短概念方案研制周期,以设计出综合性能更好、效能更高的飞行器方案,以iSIGHT为集成与优化平台,建立了多学科设计优化弹道导弹概念设计系统,综合弹道导弹概念设计各个学科的知识,应用有效的设计/优化策略,来组织和管理弹道导弹概念设计过程。将混合优化策略应用于弹道导弹重量、弹道和动力一体化优化设计,很好地解决了各学科间复杂耦合带来的计算问题,给出了方案优化结果,证实了该算法的有效性。

应用6σ质量控制方法的空射巡航导弹概念设计

将6σ质量控制理论用于空射巡航导弹的概念设计中,按照多学科设计优化的理论建立了涉及结构外形、质量、动力、弹道和气动5个子学科的空射巡航导弹概念模型,对该模型进行了多学科设计优化和6σ稳健性优化,对比了二者的输出响应。应用6σ质量控制方法后,未达到质量控制约束的射程和最大飞行速度均改善到了6σ水平,从而得到了稳健的系统方案。稳健方案在1 000次蒙特卡洛系统仿真中,射程和最大飞行速度约束可靠概率均为100%。在设计参数波动5%的情况下,稳健方案射程的波动幅度比最优方案减小了61%,最大飞行速度波动幅度减小了57%。研究表明,应该在国防产品设计阶段尽可能早的应用质量控制方法,而不是单纯追求系统某些性能的最优化。6σ质量控制方法是一种提高产品可靠性和性能稳定性的有效方法,在现代产品设计中具有很大的推广和应用价值。

基于Open CASCADE的导弹轻量化几何参数化建模

快速生成导弹的几何模型是开展导弹总体优化设计的关键技术之一。基于轻量化的导弹几何外形参数化描述方法,结合Open CASCADE,提出了一种不依赖于商业CAD软件的导弹参数化几何建模工具包。介绍了工具包的系统框架、核心技术途径以及与传统性能分析工具(以气动分析为例)的接口形式,并完成了原型工具包的开发。最后以类硫磺石导弹为例,验证了所研究方法与工具包在导弹总体概念设计阶段的建模快速性和模型通用性。