基于参轨综合优化的组合动力可重复使用运载器性能提升

发布时间：2025-05-11 00:12

　　 可重复使用运载器是实现快速、廉价、可靠天地往返运输的重要途径,而组合动力系统为其提供了更加高效、灵活的动力形式。首先对组合动力技术的基本原理、结构分类、研究计划等方面的研究现状进行了阐述,然后通过两级分层和一体化参/轨综合优化方法,分别对运载器总体设计参数和轨迹进行优化,实现了总体设计效率和飞行性能的提升,并仿真对比分析了两种算法的有效性和适应性,可为组合动力重复使用运载器设计提供一定参考。

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【部分图文】：

图1 参数/轨迹两级分层优化算法流程

本文充分利用SQP方法理论完备、易满足约束条件和随机方向搜索法不需要梯度计算、简单快速的特点，设计了参数/轨迹两级分层优化算法:顶层通过随机方向搜索法处理总体参数优化问题，底层通过直接打靶+SQP方法处理总体参数确定下的轨迹优化问题，具体如图1所示。3.1.1权衡系数SQP轨迹....

图2 权衡SQP算法流程图

为了保证SQP算法的整体收敛性，可采用罚函数法和一维搜索相结合的方法。罚函数能够综合反映优化的性能指标和约束的满足程度，并能够将有约束优化问题转化为无约束优化问题。对于某些优化对象其性能指标(如射程、质量)和约束条件(如角度)的数量级相差较大，在搜索过程中性能指标在罚函数中占有绝....

图3 随机方向搜索法流程图

一体化优化的处理思路是建立包含多个子系统的综合优化模型，并将轨迹优化问题转化成参数优化问题，然后采用改进的参数、智能或混合优化算法进行一体化优化求解[21-25]。其只是从学科角度考虑了各系统之间的耦合关系，并没有从优化角度考虑静态总体参数和动态轨迹参数的耦合，及其对优化算法收敛....

图4 一体化优化算法流程

图3随机方向搜索法流程图4“火箭ROC+RBCC”综合优化设计

本文编号：4044544