跨介质飞行器头部外形优化及入水性能分析

作     者：马文朝 孟繁敏 马诺 孟军辉 邹汝平 MA Wenchao;MENG Fanmin;MA Nuo;MENG Junhui;ZOU Ruping

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点试验室北京100081 中国兵器工业集团公司西安现代控制技术研究所陕西西安710003 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2022年第43卷第10期

页      面：2588-2597页

核心收录：

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11902029) 北京理工大学研究生科研水平和创新能力提升专项计划项目(2022YCXZ017) 

主　　题：跨介质飞行器 流固耦合 头部外形优化设计 入水性能分析 

摘      要：跨介质飞行器头部外形是影响跨介质过程中运动学特性的重要因素之一。通过采用常见的双参数立方多项式曲线方程,获取跨介质飞行器头部外形曲线无量纲参数,采用任意拉格朗日-欧拉方法完成不同头部外形跨介质飞行器的流固耦合建模及性能分析,研究不同头部外形入水后末速度与入水过程中所受最大冲击应力。以最大末速度和最小冲击应力为优化目标,在保证有限元仿真精度的同时,通过径向基神经网络提升计算效率,并利用多岛遗传算法对跨介质飞行器头部外形进行多目标优化,以得到最佳的头部外形。研究结果表明,跨介质飞行器最优头部外形相对于基本外形,入水过程速度衰减量与所受冲击应力明显降低,有效地减少入水过程中跨介质飞行器的能量损失,可为跨介质飞行器的头部外形设计提供参考。