论文摘要：联结翼巡航导弹总体布局研究

随着精确制导武器在现代战争中重要性的提高，以巡航导弹作为战术打击武器的样式正在发生着一场革命。对新型巡航导弹的要求已不仅存在于提高其射程上，同时还需提高其整体突防和精确打击能力。有鉴于此，本文以巡航导弹为研究对象提出了“菱形联结翼+非圆截面弹体+倒V型尾翼”的总体布局方案。重点研究了联结翼布局后掠角、展长比、几何展弦比、翼隔及翼差角对气动特性的影响，提出了一种平列式联结翼布局的气动求解模型。同时，对非圆截面弹体的气动特性进行了研究。在现有多学科设计优化方法的基础上，提出一种改进型并行子空间设计算法，以此为基础进行菱形联结翼及非圆截面弹体的多学科设计优化，并对全弹性能进行了评估分析。论文主要研究工作包括：1. 拟定战技指标并完成总体设计方案通过对未来我国战场环境及国外巡航导弹发展的预测分析，建立了拟定的新型巡航导弹战术技术性能指标。分析得出方案必须采用一种具有高升阻比、低可探测性的弹体外形，在此基础上提出“菱形联结翼+非圆截面弹体+倒V型尾翼”的总体布局方案，并确定了弹翼及弹体的设计参数。同时，根据指标要求还完成了全弹各系统的总体布置。2. 建立了改进型并行子空间设计算法以基于响应面的并行子空间设计算法为基础，根据气动结构隐身一体化设计的特点，对算法进行了必要的修改，提出了一种基于响应面的改进型并行子空间设计算法（Improved Concurrent Subspace Design, ICSD）。同时，在响应面构造中引入试验设计法，在系统级优化中引入Pareto遗传算法，结构子学科优化则采用适应性更强的模拟退火算法。为提高优化结果的置信度，选择精确的气动、结构及隐身计算分析方法进行各学科性能分析。3. 巡航导弹一体化设计及气动特性分析利用改进型并行子空间设计算法对菱形联结翼、非圆截面弹体进行了多学科多目标优化设计，给出了合理的优化结果。以联结翼布局和非圆截面弹体样本点气动特性数据为基础，建立起了设计变量与目标函数间的响应关系曲线，阐明了各设计变量与气动特性间的相互关系。同时，对全弹性能进行了计算分析，并与设计指标进行了对比。4. 提出一种联结翼布局气动特性的求解模型从升力线理论出发，引入Prandtl对干扰因子的假设，推导出适合于平列式联结翼布局的气动求解模型，并给出了干扰因子的取值范围。该方法通过将附着涡影响直接包含在干扰因子的修正内，克服了升力线理论不适用于大后掠翼的缺点。保持了工程估算方法所具有的简单、快捷的优势，能够快速对联结翼布局进行计算，明确各设计变量的物理意义，剔除对气动影响较小的部分。与CFD计算结果的对比显示，模型具有较好的精度。此外，本文还对联结翼布局两翼间的升力分配问题进行了研究，给出了评估方法和影响曲线。通过对该方法的分析研究，得出许多联结翼布局总体设计的指导思想，为未来研究及工程应用提供了依据。

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