基于OPTIMUS的小型战术导弹多学科设计优化①

苏明慧，任全彬，罗志清，韩 飞，龚学兵，张 菲，张佩俊，张 熙

(1.中国航天科技集团有限公司四院四十一所，西安 710025；2.中国航天科技集团有限公司第四研究院，西安 710025)

0 引言

小型战术导弹命中精度高、机动能力强，是地面部队的重要武器之一。导弹总体设计作为一项复杂的系统工程，具有涉及的学科领域多、专业分工细、学科间耦合关系复杂和整体性能非线性的特点。如何从系统角度综合考虑多个学科的影响，有效组织和利用各种先进的信息化技术对导弹进行建模、仿真、分析以及优化，提高导弹的设计开发水平，是目前导弹设计领域亟须解决的问题之一[1]。多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization, MDO)就此应运而生。MDO最早由Sobieski[2]提出，其以系统最优为目标，通过协调各学科(子系统)之间的耦合关系及优化过程，可获得系统最优的设计方案。在方案论证阶段，MDO技术具有较强的工程应用价值，有助于降低研制费用，缩短设计周期。

国外已经将MDO理论成功用于航空航天领域的工程实践。波音公司开发了基于高精度分析模型的飞机 MDO 系统——MDOPT[3]。美国喷气推进实验室在火星探测器的设计中运用了多学科设计优化技术[4]。NASA 开发了高拟真度MDO设计与优化工具Open MDAO[5-6]。国内也在导弹、运载火箭、有翼再入飞行器、亚轨道重复使用运载器和高超声速飞行器[7-15]优化设计与MDO技术的结合上做了一定的研究工作，但尚未成熟地用于工程实践。OPTIMUS是一款过程集成与多学科优化软件，可“设计、修改、再分析”流程自动化。……