超臨界翼型穩(wěn)健型優(yōu)化設計研究

白俊強，王 波，孫智偉，張 揚

(西北工業(yè)大學翼型葉柵空氣動力國防科技重點實驗室，陜西西安 710072)

0 引言

飛行器氣動外形設計過程中，翼型的氣動設計是一項重要的、關鍵的環(huán)節(jié)，基本翼型的設計關系著機翼設計的壓力分布理念，從而對機翼的流動形態(tài)有著重要影響，因此開展對翼型的優(yōu)化設計方法研究有著重要意義。

決定氣動設計結果的主要因素包含CFD分析能力、參數化方法以及優(yōu)化算法的效率，更重要的是優(yōu)化模型問題的建立，這些因素之間相互影響相互制約。傳統翼型的氣動優(yōu)化是在理想條件下進行的，當條件受到擾動發(fā)生變化時，最優(yōu)翼型的性能會急劇惡化。以馬赫數為這個條件因素為例，對一個給定馬赫數下翼型進行優(yōu)化將會造成鄰近馬赫數下性能的下降，而如果對多個馬赫數進行多點優(yōu)化設計，由于巨大的計算量的代價，也同樣不能從根本上解決非設計點性能惡化的問題。翼型的穩(wěn)健型優(yōu)化設計［1］能夠解決這一問題，同樣以馬赫數為條件因素，該方法能在給定馬赫數變化范圍內減小翼型的阻力，保證翼型阻力性能波動盡可能小。

對于氣動優(yōu)化分析帶來的計算量大的問題，一種非常有效的解決途徑是使用神經網絡［2］進行優(yōu)化計算，其計算量要比CFD方法的計算量小得多，因此能夠極大地提高優(yōu)化效率。

本文基于徑向基函數神經網絡、CST方法以及標準遺傳算法構建了翼型穩(wěn)健型優(yōu)化設計系統，針對某型客機的基本翼型設計指標進行了以及穩(wěn)健型優(yōu)化設計。……