مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی طراحی چندموضوعی چند هدفه هواپیمای هوانوردی عمومی

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی/دانشگاه صنعتی خواجه نصیر-دانشکده هوا فضا
2 دانشجوی دکترا/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3 دانشجو ارشد/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
4 دانشجو ارشد/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این مقاله، طراحی یک هواپیمای هوانوردی عمومی با استفاده از روش بهینه‌سازی طراحی چندموضوعی و به صورت چندهدفه ارائه شده است. در فازهای اولیه طراحی، پیکره بندی اولیه ی هواپیما بر مبنای یک سری الزامات از پیش تعیین شده و مطالعات آماری تعیین می گردد. سپس موضوعات طراحی مفهومی به منظور بهبود عملکرد در قالب ساختار امکان پذیری طراحی چندموضوعی مدل می‌شوند. حلقه امکان پذیری طراحی چندموضوعی بر اساس انجام یک تحلیل چندموضوعی که شامل موضوعات موتور، وزن و سایزبندی، آیرودینامیک، عملکرد و پایداری است، تشکیل شده است. قیود و الگوریتم های لحاظ شده در طراحی بر مبنای روش طراحی گودمانسون پیاده سازی شده است. متغیرهای طراحی با دقت و بر مبنای تحلیل حساسیت روی اهداف بهینه سازی (کاهش وزن کل و افزایش برد) انتخاب شده‌اند. قیود پایداری استاتیکی نیز به منظور دست یافتن به یک طرح امکان پذیر در طراحی لحاظ شده است. با استفاده از روش بهینه سازی تکاملی چند هدفه ژنتیک، مجموعه پاسخ های ممکن در قالب جبهه پرتو ارائه شده است. با انتخاب موتورهای مختلف برای طراحی هواپیما و ارائه جبهه پرتو حاصل از فرایند بهینه سازی، امکان پذیری و سودمندی این روش سریع طراحی مفهومی هواپیما نشان داده شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Multi-Objective Multidisciplinary Design Optimization of a General Aviation Aircraft

نویسندگان English

Jafar Roshanian 1
Aliasghar Bataleblu 2
Mohammad Hossein Farghadani 3
Benyamin Ebrahimi 4
1 faculty member/Khaje Nasir Toosi University of Technology
2 PHD student/Khaje Nasir Toosi University of Technology
3 MS member/Khaje Nasir Toosi University of Technology
4 MS student/Khaje Nasir Toosi University of Technology
چکیده English

In this paper, conceptual design of a General Aviation Aircraft (GAA) is explained as a multi-objective Multidisciplinary Design Optimization (MDO). In the early sizing phase, preliminary aircraft configuration is defined based on a predetermined requirements and statistical Study. Afterwards, conceptual design disciplines are developed and integrated based on Multidisciplinary Design Feasibility (MDF) structure to improve the aircraft performance. The MDF loop is established by implementing a multidisciplinary analysis which includes disciplines as engine selection, weight and sizing, aerodynamics, performance and stability. In this design process, Constraints and algorithms are considered based on the Gudmundsson design approach. Design variables are selected carefully using sensitivity analysis on design objectives (i.e. reducing the weight and increasing the range). In order to obtain a feasible design, static stability constraints are considered. The NSGA-II multi-objective evolutionary optimization algorithm is utilized to demonstrate a set of possible answers in the form of the Pareto front. By selecting different engines and illustrating the Pareto fronts resulted from optimization process, the feasibility and effectiveness of rapid GAA conceptual design is demonstrated.

کلیدواژه‌ها English

General Aviation Aircraft
Multidisciplinary Design Optimization
Gross Mass
Cruise Range
genetic algorithm
Pareto front