航空齿轮减速器稳健优化设计研究

作者： 韩冰海   来源： 航空工程进展 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 齿轮传动   多目标优化   减速器   6σ   稳健设计  

描述： 航空齿轮减速器通常对重量、强度、效率以及可靠性有极高的要求,考虑到其所处工况的随机性、工艺水平的差异性以及材料强度等力学性能参数的波动性,传统的确定性参数优化设计已不能满足工程实际的需求。在传统的确定性优化设计模型的基础上,基于6σ稳健设计基本理论建立齿轮传动系统的多目标稳健设计优化模型,并采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行求解;以某航空齿轮减速器中单级斜齿圆柱齿轮系统为研究对象进行实例分析。结果表明:本文提出的基于6σ稳健设计理论的齿轮传动系统优化模型充分考虑了不确定性因素对优化的影响,具有一定的工程应用价值。

大型民用飞机气动外形典型综合设计方法

作者： 黄江涛   高正红   余婧   郑传宇   周铸   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 非支配解优化   相关性分析   离散伴随优化   虚拟Pareto可行解集   多目标优化  

描述： 基于自主研发的飞行器气动外形大规模并行化、分布式综合设计软件AMDEsign,开展了大型民用飞机气动外形多目标综合设计,研究了处理高维目标空间多目标优化问题的有效处理方式,为优化数学模型的合理确定提供数据参考。在此基础之上,基于软件AMDEsign的主分量分析(PCA)、离散伴随方法两个典型模块,对宽体飞机数字化模型开展多目标优化,其中离散伴随方法中引入虚拟可行解集逼近方法,为权系数提供有效的导向性选择;并进一步将结果进行多目标评估分析,设计结果表明,主分量分析能够有效识别目标函数的相关性,虚拟可行解集方法效率较高,充分利用了离散伴随效率高以及导向性权函数预测等优点,多点设计外形在巡航升阻比、抖振特性以及阻力发散等性能上具有明显改善。文中提出的综合设计方法简捷高效且具有较强的工程应用价值。

基于Kriging模型和NSGA-Ⅱ的航空发动机管路卡箍布局优化

作者： 柳强   焦国帅   来源： 智能系统学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 发动机管路   管路振动   Kriging模型   多目标优化   卡箍位置  

描述： 针对传统卡箍布局规划存在效率低且难以解决多目标优化问题等难点,提出一种基于Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法的航空发动机管路卡箍多目标布局优化方法。提出并建立反映卡箍位置与管路振动性能关系的Kriging代理模型,同时结合拉丁超立方实验设计方法以及粒子群优化技术提高建模精度。以管路一阶固有频率和二阶固有频率为优化目标,应用NSGA-Ⅱ对管路卡箍位置进行布局规划以避免共振。在优化计算过程中,应用所建近似模型代替CAE分析程序对适应值函数进行评价,大大减小了计算量。发动机管路卡箍布局算例表明:所提方法可一次性获得多个满足要求的非支配解方案,不仅提升了管路系统的可靠性,而且计算效率亦得到了很大提高。最后仿真结果证明了所提方法的有效性。

某型航空发动机燃油调节器参数匹配多目标优化

作者： 韩永健   蒋安常   蒋发敏   岳光   潘玉田   来源： 兵器装备工程学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   燃油调节器   参数匹配   计量装置   多目标优化  

描述： 针对某型航空发动机燃油调节器常见的大幅跳变和平衡占空比失稳问题，通过对油路缓冲器、控制腔、占空比活门和高速电磁阀等关键组件的流量平衡分析，确定了占空比与高速电磁阀额定流量的定量关系，发现占空比变化平稳性和占空比活门的灵敏性2个燃油调节器性能指标的矛盾关系，建立了影响占空比稳定性的多目标性能函数，提出一种基于多目标优化的占空比活门流通面积和高速电磁阀额定流量参数匹配方法以获得最佳参数匹配。仿真结果表明，本文优化后的参数匹配结果与基于专家经验的匹配结果相符，这为对该型燃油调节器的正向设计提供一种科学的方法。

面向大规模航空集群组网的控制器部署方法

作者： 付皓通   王翔   赵尚弘   宋鑫康   薛凤凤   来源： 空军工程大学学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： Pareto前沿   航空集群网络   软件定义网络   多目标优化   控制器部署  

描述： 软件定义网络（SDN）使得控制平面与数据平面解耦，可用来优化航空集群网络体系结构。针对航空集群网络大规模组网需求，设计了一种面向大规模航空集群网络的控制器部署优化算法，将多控制器部署转化为集群划分和子群部署两个阶段，首先基于负载均衡将集群划分为不同子群，然后以全网性能最优为目标于各子群内进行多目标寻优，获得Pareto前沿解。仿真实验评估了所提算法在负载均衡指数、全网平均传播时延、平均失连概率等方面的性能。实验结果表明：与现有算法相比，所提算法有效地提升了全网性能，同时具有较低的时间复杂度，适用于解决大规模动态场景下的航空集群网络控制器部署问题。

改进的NSGA2算法在航空活塞发动机装配中的应用

作者： 李春林   庞晓平   张果   来源： 重庆大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 精英保留   选择装配   种群均匀度   多目标优化   近邻搜索  

描述： 针对复杂机械产品零部件选择装配中个体重复现象，提出一种新的解集评价指标：种群均匀度。基于种群均匀度和拥挤度相结合的子代精英保留策略，改进了多目标优化NSGA2 (non-dominated sorting genetic algorithm-2)算法。以装配合格率和装配精度为质量评价指标，建立选择装配多目标优化模型。引进近邻搜索算子，克服NSGA2算法局部搜索能力的不足。以某型号航空活塞发动机装配为例，优化结果以Pareto边界集表示，结果表明算法改进之后非支配解集的多样性和收敛性均得到了提高。

航空钛合金高效插铣加工实验与多目标优化研究

作者： 李益兵   王辉雄   庄可佳   来源： 机械科学与技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 切削力   多目标优化   钛合金   响应曲面法   插铣  

描述： 钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件，结构复杂，加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性，非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题，采用响应曲面法设计插铣实验，建立切削力经验模型，以切削力和材料去除率为目标，采用NSGA-II算法进行多目标优化获得Pareto最优解。研究表明：切削力随主轴转速的增加而缓慢减小，随切削宽度、切削步距和每齿进给量的上升而增加；与实验初始参数组合相比，优化后的材料去除率提高了81.19%，而切削力减小了23.68%，达到了本研究的高效加工目标。

航空钛合金高效插铣加工实验与多目标优化研究

作者： 李益兵   王辉雄   庄可佳   来源： 机械科学与技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 切削力   多目标优化   钛合金   响应曲面法   插铣  

描述： 钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件，结构复杂，加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性，非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题，采用响应曲面法设计插铣实验，建立切削力经验模型，以切削力和材料去除率为目标，采用NSGA-II算法进行多目标优化获得Pareto最优解。研究表明：切削力随主轴转速的增加而缓慢减小，随切削宽度、切削步距和每齿进给量的上升而增加；与实验初始参数组合相比，优化后的材料去除率提高了81.19%，而切削力减小了23.68%，达到了本研究的高效加工目标。

航空推进系统气动安全阀结构参数分析及优化

作者： 王慧   周国强   王禹涧   岳星岐   张一鸣   来源： 中国安全科学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 超调量和响应时间   气动安全阀   航空推进系统   结构参数   多目标优化  

描述： 为改善某型航空推进系统气动安全阀的性能，建立航空推进系统双级气体减压器和安全阀组成的高压气路AMESim数值模型，搭建安全阀性能测试试验台，验证模型准确性，分析结构参数对安全阀特性的影响机制。采用响应曲面法(RSM),建立结构参数与安全阀压力超调量和响应时间的显著不失拟回归模型，通过方差分析(ANOVA)研究结构参数交互作用对安全阀压力超调量和响应时间影响的显著性差异，并基于自适应范围多目标遗传算法(ARMOGA),优化入口长度、入口直径和弹簧刚度参数。研究结果表明：入口长度、入口直径、弹簧刚度对超调量和响应时间的影响依次降低，入口长度与直径的交互作用最为显著；入口长度、入口直径、弹簧刚度分别为14.587 8 mm、 14.898 0 mm、48.966 8 N/mm时安全阀性能最佳，优化后超调量降低6.917%,响应时间降低6.383%。

基于POD/PCE/Kriging模型的航空发动机高维多目标优化

作者： 马跃   郭明明   孙博伦   田野   宋文艳   乐嘉陵   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 代理模型   粒子群优化算法   POD/PCE/Kriging模型   多目标优化   航空发动机燃烧室设计  

描述： 针对于传统的航空发动机燃烧室设计过程计算周期长，加工和试验成本高，制约发动机设计周期的问题，基于航空发动机燃烧室模型，结合POD/PCE/Kriging（本征正交分解/多项式混沌展开/Kriging）模型和粒子群优化（PSO）算法开展了燃烧性能代理模型的构建和多目标优化设计。通过试验，应用POD/PCE/Kriging模型预测结果与一维程序计算结果进行对比分析，针对于燃烧效率和总压损失预测值的方均根误差分别为0.006 3%和0.122 7%。对设计变量参数开展寻优，并对获取的Pareto最优解集进行了分析，为满足性能指标的先进航空发动机燃烧室设计提供了物理见解，可以快速准确获得满足最优性能的设计参数，缩短航空发动机的研制周期。