李斌茂1, 宇世俊2, 錢志博1, 程洪杰1

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魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用展望

李斌茂, 宇世俊, 錢志博, 程洪杰

（1. 西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院, 陜西西安, 710072; 2. 北京航天控制儀器研究所, 北京, 100039）

介紹了魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展, 提出了基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(MDO)的魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法, 按零件、部件和總體方案設(shè)計(jì)3個(gè)階段, 分別從系統(tǒng)分解、模型建立、MDO策略、優(yōu)化算法以及MDO平臺(tái)建立5個(gè)方面, 分析與展望了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化在魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景。

魚(yú)雷; 發(fā)動(dòng)機(jī); 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化; 優(yōu)化算法

0 引言

作為魚(yú)雷動(dòng)力系統(tǒng)最重要的組成部分, 現(xiàn)代海戰(zhàn)的需要使得魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)不再只側(cè)重于動(dòng)力性, 而是更趨于綜合考慮動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安靜性和成本等多個(gè)方面, 也使得優(yōu)化技術(shù)在設(shè)計(jì)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

近年來(lái), 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(multidisciplinary design optimization, MDO)在航空/航空發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了較好的綜合設(shè)計(jì)效果, 有效地提高了產(chǎn)品的綜合性能。若將該方法論移植于魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中, 有望獲得綜合性能(以動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及安靜性為中心)更好的產(chǎn)品。

1 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用及MDO思路

1.1 先進(jìn)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)涵蓋熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、振動(dòng)、傳動(dòng)、潤(rùn)滑、傳熱、工藝、材料、可靠性、維修性等眾多學(xué)科, 同時(shí), 學(xué)科間相互作用, 相互影響, 從而造成設(shè)計(jì)困難, 即各學(xué)科指標(biāo)要求有沖突甚至相悖、學(xué)科協(xié)調(diào)與平衡難度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、研究費(fèi)用及風(fēng)險(xiǎn)高。

1.2 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

目前, 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用主要集中于結(jié)構(gòu)、熱力過(guò)程、材料和振動(dòng)等幾個(gè)方面。優(yōu)化目標(biāo)主要包括降低比功率、比重量以及減少磨損等。優(yōu)化手段主要包括有限元法、遺傳算法、多目標(biāo)優(yōu)化、虛擬樣機(jī)技術(shù)以及新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等。

有限元法主要用于魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性分析, 渦輪機(jī)葉輪模態(tài)分析, 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及配氣閥座的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及變形等分析, 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞振動(dòng)模態(tài)與溫度的關(guān)系分析, 魚(yú)雷燃?xì)鉁u輪機(jī)功率計(jì)算等。遺傳算法及多目標(biāo)優(yōu)化主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)熱力過(guò)程、配氣參數(shù)優(yōu)化, 擺盤發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化, 燃?xì)鉁u輪機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。虛擬樣機(jī)技術(shù)主要用于分析發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 也用于發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性分析。近年來(lái), 新材料不斷應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)中, 達(dá)到了結(jié)構(gòu)改進(jìn)及機(jī)體輕量化的目的, 如TZM(titanium-zirconium- molybdenum)合金以及浸銀石墨在配氣機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用等。此外, 文獻(xiàn)[20]采用龍格-庫(kù)塔法對(duì)擺盤發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)過(guò)程(如內(nèi)能、質(zhì)量、溫度、壓強(qiáng)等)進(jìn)行數(shù)值仿真。文獻(xiàn)[21]應(yīng)用二次規(guī)劃法, 在限定振動(dòng)力和限定振動(dòng)力矩2種不同條件下對(duì)擺盤發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)平衡進(jìn)行優(yōu)化。

盡管優(yōu)化技術(shù)不斷地在魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用, 但是囿于傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)方式, 優(yōu)化仍然是在學(xué)科內(nèi)孤立進(jìn)行, 然后對(duì)其他學(xué)科的要求進(jìn)行校核, 各學(xué)科間缺乏溝通和聯(lián)系, 沒(méi)有充分考慮學(xué)科間的耦合因素, 設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果容易陷入局部最優(yōu), 且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能改進(jìn)不是很理想。

1.3 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO設(shè)計(jì)思路

為設(shè)計(jì)高性能的魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī), 必須充分考慮學(xué)科間的耦合, 并采用并行設(shè)計(jì)模式以提高設(shè)計(jì)效率?；贛DO的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方法是當(dāng)前最有前途的方法。MDO是一種方法論, 它基于并行工程理論, 通過(guò)充分探索并利用系統(tǒng)中各學(xué)科之間相互作用的協(xié)調(diào)機(jī)制平衡各學(xué)科間的沖突, 利用多學(xué)科優(yōu)化方法和優(yōu)化算法來(lái)尋求系統(tǒng)整體最優(yōu)解。該方法不僅能保證各學(xué)科相互間設(shè)計(jì)的一致性, 也保持了各學(xué)科設(shè)計(jì)的自主性, 從而提高設(shè)計(jì)效率、縮短產(chǎn)品研制周期。MDO已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用, 且效果良好。目前在魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)中也引入了MDO, 也取得了一定的進(jìn)展。

依據(jù)由簡(jiǎn)到繁、由易到難、先單目標(biāo)優(yōu)化再多目標(biāo)優(yōu)化、子學(xué)科先少后多的原則, 先對(duì)關(guān)鍵零件(如活塞、工作葉片等)進(jìn)行MDO, 然后對(duì)部件級(jí)(如活塞部件、配氣機(jī)構(gòu)、渦輪級(jí)等)進(jìn)行MDO, 最后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體進(jìn)行MDO, 分3個(gè)階段對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO關(guān)鍵技術(shù)——系統(tǒng)分解、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)求解進(jìn)行研究, 并逐步將不確定性優(yōu)化、模糊可靠性優(yōu)化、穩(wěn)健性設(shè)計(jì)等引入發(fā)動(dòng)機(jī)MDO中, 從而建立工程可用、并行設(shè)計(jì)的魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO方法, 對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)算, 有效控制設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)效率, 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 基于MDO的魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方法

魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO研究與應(yīng)用主要從對(duì)研究對(duì)象的系統(tǒng)分解、系統(tǒng)及各學(xué)科模型的建立、MDO策略與優(yōu)化算法的選擇及建立、優(yōu)化平臺(tái)建立等幾個(gè)方面展開(kāi)。

2.1 系統(tǒng)分解

為了減少系統(tǒng)復(fù)雜性計(jì)算的難度, 通常將系統(tǒng)分解為多個(gè)相互間耦合關(guān)系弱或者無(wú)耦合的、獨(dú)立的、容易求解的、規(guī)模較小的子學(xué)科(子系統(tǒng))。系統(tǒng)分解可以從不同的角度進(jìn)行, 如基于計(jì)算的分解、基于系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的分解、基于管理的分解, 以及基于學(xué)科知識(shí)的分解。此外, 工程人員結(jié)合已選擇的MDO策略可提高系統(tǒng)分解的效率。

2.2 系統(tǒng)建模

發(fā)動(dòng)機(jī)MDO模型主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與子學(xué)科設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)變量、約束條件, 學(xué)科間的耦合因素模型等。模型建立后需進(jìn)行初步分析和評(píng)價(jià)(模型的準(zhǔn)確性、實(shí)用性、適應(yīng)性、計(jì)算成本), 以確定最終的MDO模型。

魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO建模主要有幾何參數(shù)化建模、不確定性建模、可變復(fù)雜度建模及響應(yīng)面建模。幾何參數(shù)化建?？苫赨G, Pro/E, SolidWorks等軟件完成。不確定性建模主要采取概率統(tǒng)計(jì)方法、模糊數(shù)學(xué)、不確定性區(qū)間方法、物理規(guī)劃、折中規(guī)劃等方法完成?？勺儚?fù)雜度建模采取各學(xué)科的精確模型與較簡(jiǎn)化的耦合因素模型相結(jié)合的方法完成。響應(yīng)面建模采用擬合多項(xiàng)式函數(shù)來(lái)描述魚(yú)雷多學(xué)科分析中復(fù)雜的相應(yīng)關(guān)系?？勺儚?fù)雜度模型與響應(yīng)面建模相結(jié)合能更好地控制模型的復(fù)雜度及計(jì)算成本。

2.3 系統(tǒng)求解

系統(tǒng)求解即通過(guò)MDO策略和優(yōu)化算法, 對(duì)建立的相關(guān)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO模型進(jìn)行求解。

2.3.1 MDO策略

比較適合魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的MDO策略主要有多學(xué)科可行(multidisciplinary feasible, MDF) 法、協(xié)作優(yōu)化(collaborative optimization, CO)、子空間近似優(yōu)化(subspace approximation optimization, SAO) 法、分級(jí)目標(biāo)傳遞法、多目標(biāo)遺傳算法和博弈算法等。

MDF法采用定點(diǎn)迭代得到整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)解, 每次迭代要從頭遍歷所有的設(shè)計(jì)變量, 計(jì)算規(guī)模大, 同時(shí)不能保證最優(yōu)解為全局最優(yōu)。CO法包括一個(gè)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化問(wèn)題和多個(gè)學(xué)科級(jí)優(yōu)化問(wèn)題, 系統(tǒng)級(jí)在一致性約束下達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu), 子學(xué)科在本學(xué)科約束條件下使該學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案與系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化提供的目標(biāo)方案的差異最小, 該策略并行性強(qiáng), 但不能處理連續(xù)/離散混合變量。SAO法將系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題分解成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化和多個(gè)學(xué)科級(jí)優(yōu)化, 學(xué)科間耦合作為約束分配到各學(xué)科級(jí)優(yōu)化中, 系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的任務(wù)是尋找整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)解, 學(xué)科級(jí)優(yōu)化是使以系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化分配下來(lái)的設(shè)計(jì)點(diǎn)為圓心的超球半徑的平方最小。分級(jí)目標(biāo)傳遞法為基于零部件的多級(jí)優(yōu)化策略, 子系統(tǒng)最小化本級(jí)響應(yīng)與父級(jí)傳遞下來(lái)的響應(yīng)目標(biāo)值之間的殘差, 以及本級(jí)連接變量與父級(jí)系統(tǒng)傳遞來(lái)的子系統(tǒng)級(jí)連接變量目標(biāo)值之間的殘差, 該方法具有全局收斂性。多目標(biāo)遺傳算法將遺傳算法與Pareto法結(jié)合, 可有效地處理多目標(biāo)問(wèn)題的多學(xué)科優(yōu)化。博弈算法是基于納什均衡的MDO策略, 該策略將決策者視為參與人, 各學(xué)科設(shè)計(jì)目標(biāo)作為博弈方, 各目標(biāo)在某一策略下的值視為收益, 各博弈方通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)或協(xié)作的選擇過(guò)程, 最終實(shí)現(xiàn)各學(xué)科的優(yōu)化, 并得到博弈均衡解, 即系統(tǒng)的優(yōu)化解, 該方法的學(xué)科間信息交換相對(duì)簡(jiǎn)單, 并行性強(qiáng)。

2.3.2 MDO優(yōu)化算法

MDO優(yōu)化算法中, 單純形法、牛頓法、序列二次規(guī)劃法等算法長(zhǎng)于局部尋優(yōu)而短于全局尋優(yōu); 遺傳算法、模擬退火法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法長(zhǎng)于全局尋優(yōu)卻短于局部尋優(yōu)。遺傳算法對(duì)函數(shù)的連續(xù)性無(wú)要求, 搜索方向能自適應(yīng)調(diào)整, 具有并行結(jié)構(gòu)。模擬退火法具有串行結(jié)構(gòu), 通過(guò)賦予搜索過(guò)程一種時(shí)變且最終趨于零的概率突跳性, 有效避免了陷入局部最優(yōu)并最終趨于全局最優(yōu)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布存儲(chǔ)、并行處理、自學(xué)習(xí)、非線性映射、高速尋優(yōu)等特點(diǎn), 但是其體系結(jié)構(gòu)的通用性差、學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)甚至有可能達(dá)不到學(xué)習(xí)的目的?？蓪⑷謨?yōu)化算法與局部?jī)?yōu)化算法相結(jié)合以提高尋優(yōu)能力和效率。

2.4 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO優(yōu)化平臺(tái)

MDO優(yōu)化平臺(tái)是指集成了建模、分解規(guī)劃、尋優(yōu)策略、尋優(yōu)算法以及數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化環(huán)境, 可集成魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)、各學(xué)科已有的設(shè)計(jì)和分析軟件包, 供各系統(tǒng)使用, 并可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的多地點(diǎn)分散部署、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、并行計(jì)算。目前, 比較通用的MDO平臺(tái)有Isight、Dakota、VisualDOC、ModelCenter等軟件, 其中Isight軟件目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣, 可將其作為魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO平臺(tái), 將各子學(xué)科分析模型和軟件集成其中。此外, 也可利用Maple軟件, 根據(jù)其提供的編程工具及數(shù)學(xué)知識(shí), 通過(guò)編程開(kāi)發(fā)專門針對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO設(shè)計(jì)的支持平臺(tái)。

2.5 魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)零件MDO一般選擇關(guān)鍵零件作為研究對(duì)象, 如活塞、配氣閥座、連桿、周轉(zhuǎn)斜盤、凸輪、渦輪轉(zhuǎn)子葉片、機(jī)匣等。零件的MDO主要集中在建模技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化策略(如MDF, CO等)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化算法的應(yīng)用, 優(yōu)化通常是單目標(biāo)或者將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)。

如擺盤機(jī)活塞考慮結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及熱分析3個(gè)子學(xué)科, 其優(yōu)化目標(biāo)可以是質(zhì)量最輕, 強(qiáng)度分析可采用3D有限元法或者響應(yīng)面法, 其MDF法流程如圖1所示。配氣閥座考慮結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、密封、材料、熱分析等學(xué)科, 優(yōu)化目標(biāo)為質(zhì)量最小, 設(shè)計(jì)變量為各造型參數(shù), 強(qiáng)度分析可采用3D有限元法或者響應(yīng)面法, 熱分析可采用有限元法或邊界元法。擺盤機(jī)連桿考慮結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、振動(dòng)等學(xué)科, 優(yōu)化目標(biāo)可以是質(zhì)量最輕或者體積最小, 強(qiáng)度、振動(dòng)分析均可采用有限元法分別進(jìn)行彈塑性分析和模態(tài)分析。渦輪轉(zhuǎn)子葉片MDO考慮結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)、強(qiáng)度、振動(dòng)、傳熱及壽命等學(xué)科, 優(yōu)化目標(biāo)可以是最小的葉片質(zhì)量及最高的氣動(dòng)效率, 設(shè)計(jì)變量為葉片各造型參數(shù), 葉片結(jié)構(gòu)造型可采用基于圓錐展開(kāi)面的模擬方法, 氣動(dòng)、強(qiáng)度、振動(dòng)、傳熱、壽命計(jì)算可基于有限元法分別進(jìn)行流面分析、彈塑性分析、結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、熱響應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)蠕變特性分析, 傳熱的計(jì)算也可采用邊界元法。

圖1 活塞的MDF設(shè)計(jì)優(yōu)化流程

在零件設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展, 部件的MDO除考慮其組成零件本身的學(xué)科要求外, 還需要考慮相互間的匹配關(guān)系, 使優(yōu)化方法的工程性更好, 此外, 部件的組成相對(duì)零件要復(fù)雜, 除了使用標(biāo)準(zhǔn)的MDO策略外, 還可根據(jù)具體情況對(duì)優(yōu)化策略進(jìn)行改進(jìn)。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)整體方案的MDO, 優(yōu)化目標(biāo)是有效工質(zhì)消耗率最低、質(zhì)量最小、功率最大、研制費(fèi)用最低及可靠性最高等。系統(tǒng)分解可基于結(jié)構(gòu)物理組成的分解, 將發(fā)動(dòng)機(jī)分為發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)級(jí)、部件級(jí)以及零件級(jí)3級(jí)進(jìn)行MDO, 優(yōu)化策略可選擇分級(jí)目標(biāo)傳遞法。也可基于學(xué)科知識(shí)的分解將魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)劃分為形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流道尺寸分析、熱力計(jì)算、振動(dòng)分析、強(qiáng)度估算、重量估算、熱分析等學(xué)科, 各學(xué)科設(shè)計(jì)任務(wù)如表1所示, 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式與MDO設(shè)計(jì)流程分別如圖2與圖3所示。發(fā)動(dòng)機(jī)整體MDO同樣可以遵循由簡(jiǎn)到繁的原則, 先進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化, 或者將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo), 并且只考慮熱力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等學(xué)科, 以對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)影響較大的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)和配氣參數(shù)為設(shè)計(jì)變量, 如以擺盤發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù), 分熱力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)3個(gè)學(xué)科, 以4個(gè)獨(dú)立配氣參數(shù)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行MDO。然后在進(jìn)行多目標(biāo)、更多學(xué)科劃分的發(fā)動(dòng)機(jī)MDO。

此外, 可逐步將不確定性優(yōu)化、隨機(jī)不確定優(yōu)化、模糊不確定優(yōu)化、模糊滿意度、穩(wěn)健性設(shè)計(jì)等引入魚(yú)雷MDO中, 以提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性, 從而得到更好的設(shè)計(jì)方案和結(jié)果。

表1 基于MDO的分解及設(shè)計(jì)任務(wù)

圖2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

圖3 MDO設(shè)計(jì)流程

3 結(jié)束語(yǔ)

魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)科眾多, 傳統(tǒng)的串行模式常將問(wèn)題作為一個(gè)無(wú)耦合工程進(jìn)行處理, 很少也很難對(duì)學(xué)科間的耦合關(guān)系進(jìn)行比較有效的處理, 設(shè)計(jì)效率低。MDO基于并行設(shè)計(jì)思想, 綜合考慮了學(xué)科間的耦合關(guān)系, 設(shè)計(jì)效率高。本文基于MDO思想提出了基于MDO的魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路及方法, 分階段、循序漸進(jìn)地建立魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO框架及專門針對(duì)魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的多學(xué)科多目標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)。工程實(shí)踐表明, 若充分利用魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)MDO方法, 必將有效提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量, 降低研制耗時(shí)與成本, 從而提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。也只有不斷地將新技術(shù)、新方法應(yīng)用到魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中, 魚(yú)雷動(dòng)力才能更好地發(fā)展。

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(責(zé)任編輯: 陳 曦)

Application Prospect of Multidisciplinary Design Optimizationto Torpedo Engine

LI Bin-mao, YU Shi-jun, QIAN Zhi-bo, CHENG Hong-jie

(1. College of Marine Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi′an 710072, China; 2. Beijing Aerospace Control Device Institute, Beijing 100076, China)

Torpedo engine design technologies are introduced with their development. A new method for torpedo engine design based on multidisciplinary design optimization (MDO) is presented, including three phases——parts design, components design, and overall design. The application prospect of MDO to torpedo engine design is discussed with respect to system decomposition, system optimization model establishment, MDO strategy, optimization algorithm, and MDO platform construction.

torpedo; engine; multidisciplinary design optimization (MDO); optimization algorithm

TJ630.34; TP206.3

A

1673-1948(2012)06-0476-07

2012-03-18;

20012-06-12.

李斌茂(1979-), 男, 在讀博士, 主要研究方向?yàn)樗挛淦飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)、武器系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)理論與方法等.