在今年的英雄聯盟S8總決賽中,中國IG戰隊擊敗歐洲戰隊,成為開賽8年來中國奪得的第一個冠軍,IG戰隊也當之無愧成為“英雄聯盟”。
不僅遊戲中有聯盟,在航空發動機設計中也需要“聯盟”——多學科設計優化(MDO)。
MDO是一種通過充分探索并利用工程系統中各學科間相互作用的協調機制來設計複雜系統和子系統的方法論。這個方法可以綜合考慮各學科之間的耦合作用,利用現代多學科優化方法和優化算法來平衡各學科之間的沖突,找到整體最優解。
就好像在遊戲中,熱力、氣動、結構、強度、振動、燃燒、傳熱、傳動、控制、潤滑、電氣、工藝、材料、可靠性、維修性、保障性等衆多學科代表的“英雄”組隊成“英雄聯盟”,共同完成航空發動機設計的光榮“使命”。
傳統設計的局限性
傳統的發動機設計方法是先在部分學科範圍内進行孤立的單一學科優化,然後再校核其他學科的要求,沒有考慮各學科之間的耦合作用,屬于串行設計,而不是系統整體最優的方案,常常設計周期長、經濟代價高。 MDO的技術優勢
為設計高性能的先進航空發動機,必須探索與采用新的設計方法。基于MDO技術的發動機一體化設計方法具有以下優點:
考慮學科間耦合設計,更加貼切問題的實質,高保真。
多學科綜合優化設計,采用多目标機制平衡學科間影響,探索整體最優解,避免串行重複設計導緻的人力、物理、财力浪費。
協同/并行設計,縮短設計周期。
MDO的實際應用
1991年,美國航空航天學會成立專門MDO技術委員會,發表了第一份MDO白皮書,标志着MDO作為一個新的研究領域正式誕生
空客公司利用MDO技術對A380機翼進行優化,使飛機起飛質量減輕了15900 kg。
GE公司利用MDO技術對GE90渦扇發動機進行改進設計,在保證性能的情況下使每台GE90發動機質量減輕113kg,成本降低25萬美元。
波音公司在F/A-18E/F的改進,LMT公司在F-16、F-22飛機的設計中,都采用了MDO技術,大幅提高飛機的設計質量。
MDO是一門新興技術,其本身還在不斷發展之中,未來,MDO技術的工程應用前景将十分廣泛。
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