多学科设计优化算法及其在飞行器设计中应用.pdf

第21卷第1期航空学报Vol.21No.1

2000年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan.2000

文章编号:100026893(2000)0120001206
多学科设计优化算法及其在飞行器设计中应用

余雄庆,丁运亮
(南京航空航天大学飞行器系,江苏南京210016)
MULTIDISCIPLINARYDESIGNOPTIMIZATION
ASURVEYOFITSALGORITHMSANDAPPLICATIONSTOAIRCRAFTDESIGN
YUXiong2qing,DINGYun2liang
(Dept.ofAircraftEngin.,NanjingUniv.ofAero.andAstro.,Nanjingø210016,China)

摘要:多学科设计优化(MDO)算法是复杂系统设计优化的策略。对现有的各种MDO算法及其在飞机设计
中应用状况进行分析、归纳和评述。内容包括:MDO问题的表述及其有关术语;MDO算法的任务;现有的
MDO算法及其应用。
关键词:飞机设计;多学科设计优化;优化;工程设计
中图分类号:V221.2文献标识码:A
Abstract:ThealgorithmsofMultidisciplinaryDesignOptimization(MDO)refertooptimizationalgorithmsin
multidisciplinaryproceduresthatgenerateimproveddesignsforcomplexsystems.Thispaperpresentsasur2
veyofcurrentMDOalgorithmsanditsapplicationtoaircraftdesign.Thesurveyincludesthefollowingsec2
tions:complexityofmultidisciplinarysystem,charactersofidealMDOalgorithms,formulationofMDO
problem,presentationonrecentMDOalgorithmsanditsapplicationstoaircraftengineering.
Keywords:aircraftdesign;multidisciplinarydesignoptimization;optimization;engineeringdesign

飞机设计涉及多门学科,而各学科之间相互实现并行设计,来缩短设计周期,从而使研制出的
作用,相互影响。在传统的飞行器设计优化中,往产品更具有竞争力。因此,MDO宗旨与现代制造
往首先进行性能设计优化,然后进行结构、操纵和技术中的并行工程思想不谋而合,它实际上是用
控制系统设计优化,最后进行工艺装备设计。这种优化原理为产品的全寿命周期设计提供一个理论
设计模式实质上是将同时影响飞机气动、结构、控基础和实施方法。
制、制造等因素人为地割裂开来,并没有充分利用MDO研究内容包括三大方面[3]:①面向设计
各个学科(子系统)之间的相互影响可产生的协同的各门学科分析方法和软件的集成;②探索有效
效应,极有可能失去系统的整体最优解。这种设计的MDO算法,实现多学科(子系统)并行设计,获
模式属于串行设计模式,设计周期必然加长,开发得系统整体最优解;③MDO分布式计算机网络
成本必然增加。环境。其中,MDO算法是MDO领域内最为重要、
多学科设计优化(MultidisciplinaryDesign也最为活跃的研究课题。本文的目的是对MDO
Optimization,简称MDO)是一种通过充分探索算法及其在飞机设计中应用进行归纳和评述。
和利用工程系统中相互作用的协同机制来设计复
问题的表述
杂系统和子系统的方法论[1,2]。其主要思想是在复1MDO
杂系统设计的整个过程中利用分布式计算机网络分析复杂系统的有效方法是按学科(或部件)
技术来集成各个学科(子系统)的知识,应用有效将复杂系统分解为若干个子系统。根据子系统之
的设计优化策略,组织和管理设计过程。其目的是间关系,可将复杂系统划分为两类:一类是层次系
通过充分利用各个学科(子系统)之间的相互作用统(HierarchicSystem);另一类是非层次系统
所产生的协同效应,获得系统的整体最优解,通过(Non2hierarchicSystem)。层次系统特点是子系
统之间信息流程具有顺序性,子系统之间没有耦
收稿日期:1998211225;修订日期:1999202226合关系它是一种“树”结构。非层次系统的特点是
基金项目:国家留学基金管理委员会资助项目,
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