一種基于試驗設(shè)計的運載火箭總體參數(shù)優(yōu)化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于試驗設(shè)計的運載火箭總體參數(shù)優(yōu)化方法。傳統(tǒng)的總體參數(shù)優(yōu)化方法，往往需要總體設(shè)計專業(yè)、彈道設(shè)計專業(yè)經(jīng)過多輪次的迭代才能得到，計算工作量大；多學科優(yōu)化方法難于集成復(fù)雜模型，采用簡化模型則會使結(jié)果失真。本發(fā)明專利技術(shù)通過試驗設(shè)計，通過少數(shù)幾次總體與彈道運算，得出運載能力與總體參數(shù)設(shè)計變量的擬合關(guān)系式，進而獲取不同參數(shù)對運載能力的影響程度，既保證了計算結(jié)果的準確性，又提高了設(shè)計效率。同時本發(fā)明專利技術(shù)擬合得出的運載能力與火箭總體參數(shù)之間的解析關(guān)系式，既有利于總體參數(shù)的優(yōu)化，也方便直觀得出總體參數(shù)對運載能力的影響程度，有助于設(shè)計者提出改善性能指標的途徑，進而更合理、有效地設(shè)置設(shè)計變量。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種運載火箭總體參數(shù)優(yōu)化方法，尤其涉及，屬于運載火箭總體領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
運載火箭的研制可分為方案設(shè)計階段、初樣設(shè)計階段、試樣設(shè)計階段和定型階段。在方案設(shè)計階段，需要根據(jù)已確定的指標要求，通過對多種方案和技術(shù)途徑的論證、比較，篩選出總體和分系統(tǒng)方案。運載火箭總體參數(shù)是總體方案的基礎(chǔ)，為了選擇出合適的、滿足各種約束條件、優(yōu)化的總體參數(shù)，往往需要對多套總體參數(shù)進行對比分析。對比分析過程中，可用火箭運載能力作為一項衡量要素。在運載火箭起飛質(zhì)量不變的情況，優(yōu)化總體參數(shù)，可提高運載能力。在當前運載火箭型號設(shè)計中常采用傳統(tǒng)的總體參數(shù)設(shè)計方法，首先由運載火箭總體設(shè)計專業(yè)估算出一輪總體參數(shù)，然后交由彈道專業(yè)進行運載能力復(fù)核，總體專業(yè)再根據(jù)復(fù)核結(jié)果調(diào)整總體參數(shù)，如此迭代多輪，最終得到滿足運載能力的總體參數(shù)，從而初步確定火箭的技術(shù)方案。該方法的缺點是總體、彈道分開單獨計算，需要經(jīng)過數(shù)次輪回迭代，設(shè)計效率較低。總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計本質(zhì)上屬于多學科聯(lián)合優(yōu)化問題。為了提高優(yōu)化效率，國內(nèi)外普遍對多學科設(shè)計優(yōu)化(MDO)方法展開了研究和應(yīng)用，通過一體化優(yōu)化平臺，自動實現(xiàn)目標的迭代優(yōu)化，設(shè)計效率高。但這類方法對于計算模型過于復(fù)雜、設(shè)計變量過多的情況的集成難度較大；另一方面，若采用簡化模型進行集成，則優(yōu)化計算具有一定失真，不能得到較準確的結(jié)果。在總體參數(shù)優(yōu)化中·，總體參數(shù)的計算模型比較簡單，但對某些構(gòu)型而言彈道計算模型比較復(fù)雜、設(shè)計變量較多，尚不具備開展多學科集成優(yōu)化的條件。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供，只需進行少量的樣本計算即可獲取不同參數(shù)對運載能力的影響程度，既保證了計算結(jié)果的準確性，又提高了設(shè)計效率，達到了快速完成總體參數(shù)優(yōu)化的目的。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是:，包括如下步驟:(I)從運載火箭的容許設(shè)計人員在一定范圍內(nèi)進行選擇、優(yōu)化的總體參數(shù)中選擇出全部或部分參數(shù)作為試驗因子，各試驗因子記為X1、X2、…、Xm，其中m為試驗因子的個數(shù)；(2)確定試驗因子的取值范圍，并根據(jù)試驗因子的個數(shù)以及能夠用于開展試驗設(shè)計的時間，確定試驗因子的水平數(shù)q以及各試驗因子的各水平取值，試驗因子的各水平取值在取值范圍內(nèi)均勻分布；(3)根據(jù)試驗因子個數(shù)和試驗因子水平數(shù)，選取正交表Ln(Cf)，完成η次試驗設(shè)計，得到η次試驗設(shè)計下火箭的運載能力,其中P為試驗表的列數(shù)；(4)根據(jù)各試驗因子的水平取值和試驗得到的運載能力，采用公式y(tǒng)=f (Xl，X2,…，Xffl)對試驗設(shè)計的結(jié)果進行參數(shù)擬合，得到運載能力和各試驗因子的關(guān)系式，其中y表示運載能力；(5)依據(jù)運載能力和各試驗因子的關(guān)系式對各試驗因子求算偏導(dǎo)數(shù)，根據(jù)偏導(dǎo)數(shù)相對大小，確定各試驗因子對運載能力的影響；(6)在現(xiàn)有總體參數(shù)的基礎(chǔ)上，調(diào)整試驗因子的取值，完成總體參數(shù)優(yōu)化。所述步驟(3 )中Ln (qp)滿足本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于試驗設(shè)計的運載火箭總體參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于包括如下步驟：（1）從運載火箭的容許設(shè)計人員在一定范圍內(nèi)進行選擇、優(yōu)化的總體參數(shù)中選擇出全部或部分參數(shù)作為試驗因子，各試驗因子記為x1、x2、…、xm，其中m為試驗因子的個數(shù)；（2）確定試驗因子的取值范圍，并根據(jù)試驗因子的個數(shù)以及能夠用于開展試驗設(shè)計的時間，確定試驗因子的水平數(shù)q以及各試驗因子的各水平取值，試驗因子的各水平取值在取值范圍內(nèi)均勻分布；（3）根據(jù)試驗因子個數(shù)和試驗因子水平數(shù)，選取正交表Ln(qp)，完成n次試驗設(shè)計，得到n次試驗設(shè)計下火箭的運載能力，其中p為試驗表的列數(shù)；（4）根據(jù)各試驗因子的水平取值和試驗得到的運載能力，采用公式y(tǒng)=f(x1,x2,…,xm)對試驗設(shè)計的結(jié)果進行參數(shù)擬合，得到運載能力和各試驗因子的關(guān)系式，其中y表示運載能力；（5）依據(jù)運載能力和各試驗因子的關(guān)系式對各試驗因子求算偏導(dǎo)數(shù)，根據(jù)偏導(dǎo)數(shù)相對大小，確定各試驗因子對運載能力的影響；（6）在現(xiàn)有總體參數(shù)的基礎(chǔ)上，調(diào)整試驗因子的取值，完成總體參數(shù)優(yōu)化。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于試驗設(shè)計的運載火箭總體參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于包括如下步驟: (1)從運載火箭的容許設(shè)計人員在一定范圍內(nèi)進行選擇、優(yōu)化的總體參數(shù)中選擇出全部或部分參數(shù)作為試驗因子，各試驗因子記為Xl、X2、…、Xm，其中m為試驗因子的個數(shù)； (2)確定試驗因子的取值范圍，并根據(jù)試驗因子的個數(shù)以及能夠用于開展試驗設(shè)計的時間，確定試驗因子的水平數(shù)q以及各試驗因子的各水平取值，試驗因子的各水平取值在取值范圍內(nèi)均勻分布； (3)根據(jù)試驗因子個數(shù)和試驗因子水平數(shù)，選取正交表Ln(C...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳勝寶，彭小波，張旭輝，申麟，胡冬生，李文清，高朝輝，張普卓，
申請(專利權(quán))人：中國運載火箭技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：