文档介绍：第 27卷
第 6期飞
行
力
学 Vo l. 27
N o. 6

2009年 12月 FLIGH T
D YNAM ICS D ec. 2009
气动与隐身性能计算精度
对飞行器设计的影响
王明亮, 高正红, 夏
露
(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室, 陕西西安 710072)

摘
要: 将计算精度高的流场和电磁场求解算法引入到飞行器外形多目标优化设计中, 研究了气动特性和雷达散
射截面算法计算精度对外形设计结果的影响。以无人机外形气动与隐身一体化设计为例的研究结果表明, 低精度优化
设计的外形在实际应用中难以获得预期的性能, 采用高精度计算模型的优化设计可以获得性能更优的外形。

关
键
词: 雷达散射截面; 多目标优化; 无人机

中图分类号: V 221
3
文献标识码: A
文章编号: 1002
0853(2009) 06
0014
04
引言个部分都会对优化结果产生直接的影响。其中, 对
于气动特性和隐身性能, 可供选择的计算方法有多

飞行器多学科优化设计方法目前已经被广泛应
种, 如可以通过求解 NS方程、Euler方程或速势方程
用于飞行器的外形设计[ 1, 2] 。由于多学科优化设计
计算气动性能, 而隐身性能则可以采用物理光学法、
方法需要多次反复迭代调用不同学科目标特性的计
矩量法、电磁场稀疏化矩阵法或时域有限差分法进
算程序, 因而目前主要采用了计算量较小的数值算
行计算。
法作为优化设计当中的学科分析工具。如应用求解
速势方程或 Euler方程并结合工程估算方法作为复
杂气动外形优化设计中的计算工具, 这些算法虽然
计算时间短, 但计算精度相对较低, 难以准确给出优
化过程所需要的各项性能参数。以往在有关优化设
计方法的研究中, 并未就采用不同精度的目标特性
计算方法会对优化设计结果产生怎样影响的问题进
行系统的研究, 使得相关的研究结果具有一定的盲
目性。
本文结合具体的飞行器设计要求, 分别将两套
不同精度的气动特性和雷达散射截面( R adar Cross
Sections, RCS)计算模型引入到飞行器外形气动隐
身优化设计中, 探讨分析了目标特性的计算模型精图 1
飞行器气动隐身协同优化设计模型
度对优化设计结果的影响。
在优化设计气动和隐身性能计算模块中, 分别
1
飞行器外形气动隐身协同优化设计采用了两套精度不同的计算模型, 对比分析计算模
型精度对设计结果的影响。其中, 在高精度算法中,
方法[ 3]
分别采用雷诺平均 NS方程数值求解和电磁场稀

飞行器外形气动隐身协同优化设计模型如图 1 疏化矩阵法( SMM ) [ 4] 求解该无人机的气动特性和
所示。模型中主要包含了气动和隐身性能计算、外隐身性能。对计算精度相对较低的算法, 则采用
形参数化和计算网格生成、优化搜索等几个部分, 每 Euler方程数值解法[ 3 ] 分析其气动性能, 隐身性能分
收稿日期: 2009
03
13; 修订日期: 2009
06
19
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 90205020)
作者简介: 王明亮( 1980
), 男