基于差分进化算法及全地毯音爆/气动特性的超音速民用飞机概念设计多学科设计优化

降低音爆强度和提高巡航升阻比是成功研发超音速民用飞机的关键技术。为解决音爆研究主要集中在飞行航迹正下方特性的局限性，自主开发了全地毯音爆和气动特性预测软件（AERO-BOOM）。该软件基于面元法（Panel Method）、修正线性化理论（Modified Linearized Theory）、波形参数法（Waveform Parameter Method）和Stevens感知噪声评估法（Stevens Perceived Noise Evaluation Method）。AERO-BOOM能够高效评估超音速民用飞机的升阻比以及全地毯音爆特性。以此软件为基础，利用自主研发的混合代理辅助差分进化优化算法，建立了超音速民用飞机全地毯音爆与气动特性的多学科优化设计平台。针对某型超音速民用飞机，开展了机身优化和全机优化。优化目标为升阻比和全地毯音爆响度（FBL）。优化结果表明，机身优化（例如采用下弯机头）使升阻比提高了0.26，并使FBL降低了0.62 PLdB。此外，全机优化（涉及修改机翼平面形状和增大机尾后掠角）使升阻比提高了1.51，并将FBL降低了1.09 PLdB。