考虑性能及成本的固体火箭发动机多学科设计优化

为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型.为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理模型的多目标自适应优化方法(KRG-MAOM).优化过程中,分别对目标与约束构建Kriging模型,并采用多目标优化算法求解,在伪Pareto解中综合考虑支配关系与分布特性选取新增样本点,引导优化快速收敛.算例结果表明,KRG-MAOM算法在全局收敛性与优化效率方面具有显著优势.最后,采用KRG-MAOM算法求解该MDO问题,得到可行的Pareto解集方案,与初始方案相比,同性能情况下成本节省约3.36％;同成本情况下性能提升约10.93％,从而验证了MDO模型合理性与KRG-MAOM算法有效性.