[发明专利]宽域飞行器总体参数优化方法、系统及计算机存储介质

说明书

本发明涉及宽域飞行器总体参数优化方法、系统及计算机存储介质，将翼载荷和推重比作为待优化参数，将最低燃料系数作为目标函数，进行优化，包括：计算最大起飞重量作为定值；计算推重比样本域和翼载荷样本域；在样本域内随机选择n组样本分别作为优化初始值，进行航迹优化；根据航迹优化结果，得到n个最小燃料系数，对n个最小燃料系数按从小到大排序，最小值所对应的样本即为本轮迭代的最优解；根据优化算法循环n组样本的选取到最优解的计算过程，并根据优化算法判断是否收敛，如果满足收敛条件，则结束循环，从而得到优化后的总体参数。使得宽域飞行器在加速和爬升过程中，使用有限的燃料，将飞行器加速到指定的速度和高度，提高飞行效率。

技术领域

本发明涉及宽域飞行器技术领域，特别是涉及宽域飞行器总体参数设计优化的方法、系统及计算机存储介质。

背景技术

宽域飞行器是指宽空域、宽速域、宽包线飞行器，能在0~6马赫，0~100km高度范围自由往返，并水平着陆。因此，宽域飞行器不仅需要具有较强的加速性能、爬升性能，还需要具备兼顾亚音速、跨音速、超音速和高超音速稳定可控的飞行能力，这为飞行器设计提出了更高的要求。

飞行器总体设计过程中，主要关注最大起飞重量、翼载荷、推重比、燃料系数等参数。下面分别进行说明：

飞行器重量是衡量飞行器大小的重要参数，一般根据所需要完成的任务估算得到，作为初始输入给定，并在一定范围内浮动。

翼载荷是飞行器最大起飞重量同参考面积的比，参考面积为机翼投影面积。飞行器在加速过程中，希望具有较小的机翼面积，以产生较小的阻力，然而在爬升及着陆阶段需要较大的机翼面积以产生较大的升力和升阻比，如何选择机翼面积及翼载荷是总体设计所关注的问题。

推重比表示飞行器最大推力同最大起飞重量的比，反映了飞行器的加速性能。在升阻比一定的情况下，较大的推重比使飞行器较快完成加速过程，但飞行器来不及爬升至理想高度，而低空阻力较大，飞行器加速所消耗的燃料较多。因此在加速爬升阶段，推重比并不是越大越好。而较大的发动机重量较大，将形成死重。

燃料系数是指飞行器所携带的燃料重量同最大起飞重量的比，燃料系数越大，留给结构的重量就越小，需要在保证任务需要的情况下，尽可能的降低燃料系数。

宽域飞行器加速和爬升过程中，需要消耗大量燃料，然而飞行器所携带的燃料较为有限，使用有限的燃料，使飞行器加速到指定的速度和高度，提高飞行效率，是飞行器总体设计过程需要重点考虑的问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种宽域飞行器总体参数优化方法，具有飞行效率更高的特点。

根据本发明提供的一种宽域飞行器总体参数优化方法，方法包括，将翼载荷和推重比作为待优化参数，将最低燃料系数作为目标函数，进行优化，具体包括：

计算最大起飞重量作为定值；计算推重比上限和下限之间的浮动范围作为推重比样本域，计算翼载荷上限和下限之间的浮动范围作为翼载荷样本域；

在样本域内随机选择n组样本分别作为优化初始值，进行航迹优化；所述n组样本为推重比样本和翼载荷样本的组合；

根据航迹优化结果，得到n个最小燃料系数，对n个最小燃料系数按从小到大排序，最小值所对应的样本即为本轮迭代的最优解；

根据优化算法，循环所述n组样本的选取到最优解的计算过程，并根据优化算法判断是否收敛，如果满足收敛条件，则结束循环，从而得到优化后的总体参数。

通过上述技术方案，将翼载荷和推重比作为待优化参数，将最低燃料系数作为目标函数，解决了宽域飞行器总体参数设计优化中，对推重比和翼载荷的设计优化问题，使得宽域飞行器加速和爬升过程中，使用有限的燃料，使飞行器加速到指定的速度和高度，提高了飞行效率。