制导炸弹滑翔增程与控制组件多学科优化设计

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滑翔制导炸弹通过在普通制导炸弹基础上加装滑翔增程与控制组件,有效增加了滑翔距离。传统滑翔增程与控制组件设计中通常采用主翼、尾翼式布局,对于载机内埋式弹仓的尺寸适应性较差。本文以滑翔制导炸弹为研究对象,提出了一种新型无尾式滑翔增程与控制组件设计方案,构建了基于改进协同优化方法的多学科优化平台,开展了综合考虑气动、弹道、控制、稳定性学科特性的多学科优化设计研究。主要工作如下:(1)基于多学科优化设计方法,提出了新型无尾式滑翔增程与控制组件基准设计方案。针对技战术指标要求,确定参与优化的学科以及对学科间耦合关系开展分析,并结合方案实际对协同优化方法进行了改进。(2)基于参数化建模思想,构建了制导炸弹气动性能快速分析平台。基于CATIA二次开发方法对无尾式滑翔增程与控制组件的气动布局进行了快速参数化建模,并分别采用CFD和DATCOM两种方式开展了气动性能分析。(3)建立了制导炸弹六自由度运动模型,开展了操稳特性分析。基于“小扰动法”获得的线性化模型,开展了静稳定性分析以及动态特性分析,同时基于转矩可达集对多操纵面控制能力进行了分析,为衡量气动布局优劣及开展控制系统设计提供依据。(4)基于控制律和多操纵面分配律相分离方式,构建了制导炸弹滑翔性能分析平台。开展了考虑落角约束的比例导引律设计,根据弹道仿真结果分析滑翔性能。开展了引入协调回路的BTT控制律设计,和基于伪逆算法及差分进化算法的多操纵面分配律设计,有效改善了无尾式组件航向不稳定的缺陷。(5)综合考虑气动、弹道、控制、稳定性学科特性,采用改进的协同优化方法,基于ISIGHT构建了无尾式滑翔增程与控制组件多学科优化平台,有效集成多个学科的专业知识和分析工具,提升了设计自动化水平,提高了制导炸弹滑翔性能及制导控制能力。
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