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申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所

摘要：本发明公开了一种超声速低声爆飞行器等效面积分布伴随优化设计方法，涉及超声速低声爆飞行器气动优化设计技术领域，其技术要点包括步骤1、从目标远场声爆信号出发反推目标等效面积分布，据此提出优化模型的目标函数；步骤2、基于等效面积分布伴随方程求解目标对气动外形设计变量的梯度信息；步骤3、驱动设计变量更新，实现低声爆细节优化设计。具有方法搜索效率高，优化效果明显，对全机的超声速阻力及声爆性能都有较好的改善，能够为超声速民机详细设计阶段的气动力‑声爆综合优化设计提供有力的技术基础的效果。

主权项：1.一种超声速低声爆飞行器等效面积分布伴随优化设计方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、从目标远场声爆信号出发反推目标等效面积分布，据此提出优化模型的目标函数，综合考虑低声爆适航要求和物理细节，确定目标远场声爆信号，基于逆向传播与本征正交分解或声爆伴随方程分别结合的近场声爆信号反演方法反演相应的目标近场声爆信号，进一步通过Abel变换得到目标等效面积分布，将目标等效面积分布与当前气动外形等效面积分布的向量欧氏距离作为优化数学模型的目标函数，目标等效面积分布与当前气动外形等效面积分布的向量欧氏距离的公式如下： 其中W为流场守恒变量，X为流场网格变量，D为设计变量，t为“target"标识符，脚标中R的含义为迭代计算的残差，所有脚标中有t的量都是目标参量，I代表广义的优化目标，当流场收敛时，RW,X,D＝0，L＝J+ΛTR其中，Λ为拉格朗日算子，R为正计算的数值迭代求解过程的残差矩阵， 其中，J为等效面积分布目标函数，定义为表征当前等效面积分布与目标等效面积分布向量的欧氏距离，当计算收敛时R＝0，此时L＝J，M为是表征等效面积分布的向量维度，与近场声压提取线覆盖的网格点数一致,Ati为第i个离散点对应的目标等效面积分布，Aei为第i个离散点对应的当前等效面积；步骤2、基于等效面积分布伴随方程求解目标对气动外形设计变量的梯度信息，求解等效面积分布伴随方程，仅经过一次矩阵运算即可求解目标函数对所有气动外形设计变量的梯度信息，不受设计变量规模限制，实现梯度快速求解，等效面积分布伴随方程如下： 等效面积分布离散伴随方程的左端项与流场伴随方程的左端项一致，沿用其变分形式，并且通过多种中心格式、迎风格式求解；右端项的推导方法为，明确目标函数的数学形式，以流场原始变量作为变分的中间变量，推导目标函数对流场原始变量的变分，再乘以流场原始变量对流场守恒变量的变分，等效面积分布伴随方程右端项公式如下： 其中，C为常值系数，P∞为来流的静压，Pk为第k个网格格心的静压；步骤3、驱动设计变量更新，实现低声爆细节优化设计。

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