赵新路，杨希祥，侯中喜，麻震宇，刘多能

(国防科学技术大学 航天科学与工程学院，长沙　410073)



基于响应面近似技术的平流层飞艇协同设计优化

赵新路，杨希祥，侯中喜，麻震宇，刘多能

(国防科学技术大学 航天科学与工程学院，长沙410073)

针对平流层飞艇多学科设计优化问题，引入协同优化算法，分析基于响应面近似模型的协同优化方法CO/RSA的执行步骤和特点，并介绍响应面近似模型的构建方法；建立平流层飞艇各学科模型，并对学科间耦合关系进行分析；运用建立的气动/推进、结构、能源三个耦合子系统的学科分析模型和系统优化模型，以平流层飞艇总质量最小为优化目标，综合考虑浮重、推阻和能源平衡，采用CO/RSA方法对平流层飞艇进行设计优化。结果表明：所建立的平流层飞艇的MDO模型是合理的，CO/RSA算法应用于飞艇总体设计优化是有效的，研究结果可为平流层飞艇方案论证和方案设计提供参考。

平流层飞艇；多学科设计优化；协同优化；响应面近似

0　引　言

平流层飞艇设计系统包含多个学科或子系统(气动、推进、结构、能源等)，属于高度耦合的集成系统。传统的串行设计方法往往忽略了学科之间的耦合效应，使得设计结果不理想甚至不可行。多学科设计优化[1](Multidisciplinary Design Optimization，简称MDO)是一种充分利用学科之间的耦合作用，设计系统和子系统的集成设计技术，受到国内外的高度重视。

协同优化(Collaborative Optimization，简称CO)是一种求解MDO问题的优化技术。与单级多学科优化方法相比，CO不仅能够充分利用学科独立优化能力，在很大程度上减少了系统分析的次数，而且能分散多学科计算任务，缓解多学科设计中计算复杂性和组织复杂性的难题[1-2]。……