基于NS/CFIE伴随方程的飞行器气动隐身综合优化

先进气动隐身综合设计技术是实现未来作战飞机高隐身、高机动、宽速域、远航程等技术指标的关键环节,基于跨学科耦合伴随思想,推导了气动隐身“耦合”伴随方程。首先基于Navier-Stokes方程构建流场伴随方程,进一步通过近场矢量乘和远场矢量乘两部分变分处理,以及雷达散射面积的变分,构建了基于多层快速多极子(MLFMA)算法的电磁伴随方程,结合自主研发的XSQP寻优框架与参数化建模技术,构建高可信度气动隐身综合优化技术平台。以某型飞翼布局为研究对象,进行气动隐身一体化测试。测试结果表明,所建立的伴随平台梯度计算精度较高,优化设计效率极高,能够为作战飞机气动隐身一体化设计提供有力的技术支撑。

基于伴随方程和自动微分的雷达散射截面表面灵敏度计算

反隐身技术的发展对军用飞行器的隐身性能提出更高要求,针对经典电磁场伴随方法无法获得表面灵敏度,难以为优化设计提供直观指导,且梯度求解时需反复填充阻抗矩阵,当设计变量、入射角度较多时梯度求解效率下降的问题,提出了基于伴随方程和自动微分的雷达散射截面表面灵敏度计算方法,并结合基函数特点提出了表面灵敏度的稀疏存储和稀疏矩阵-矢量相乘方法,避免了直接计算表面灵敏度时计算量、存储量无法承受的问题。提出的表面灵敏度计算方法可以通过一次阻抗矩阵偏导数求解得到所有网格点的表面灵敏度,避免反复填充阻抗矩阵的问题。当入射角度改变时,求解任意数量设计变量梯度的计算量约为8次矩阵-向量乘,显著提升基于伴随方程的梯度计算效率,为作战飞机气动隐身一体化优化设计提供有力技术支撑。