[发明专利]一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法

说明书

本发明涉及一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，属于天线罩设计领域。本发明为了在不引入目标权重因子的情况下，将多目标优化问题转化为更易求解的单目标优化问题，并使天线罩的电性能与隐身性能同步达到最优，建立了天线罩设计变量与状态参量间的映射关系；明确天线罩设计变量的具体表现形式；确定天线罩多学科设计优化问题中的目标函数与约束条件；利用电性能指标表征隐身性能，降低目标函数的维度；构建天线罩多学科优化模块与分析模块，获得灵敏度信息，构造线性近似函数，采用单级优化算法完成多学科设计优化。从而减小了优化设计的难度，并使天线罩性能同步最优，缩短设计优化周期。

技术领域

本发明属于天线罩设计领域，具体涉及一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法。

背景技术

超声速巡航导弹的导引头天线罩在飞行过程中力、热环境非常严酷，而末制导系统及弹上电子设备的工作环境温度一般不超过80℃。因此，作为重要的热防护部件及结构承载部件，天线罩的首要作用是必须能够承受高速飞行所面临的高温高压环境，并通过防热设计实现对末制导系统及弹上电子设备的有效保护；其次，为达到精确制导目的，要求天线罩能够实现高透波性能和低瞄准误差的电性能匹配设计；此外，为提高超声速巡航导弹突防性能及战场生存能力，天线罩还要起到降低导弹前向雷达散射截面(Radar CrossSection,RCS)的作用。

总之，超声速巡航导弹天线罩必须在满足结构承载的同时实现透波、隐身与防热的一体化设计。显然，这种天线罩结构设计是集空气动力学、热力学、电磁场理论、隐身技术等多学科于一体的并行设计模式，需要采用多学科协同优化技术对其进行优化设计。

关于天线罩的多学科设计优化问题，由于要确保从属多个不同学科领域的状态参量性能优良，其目标函数通常不只有一个。因此，这类优化多属于多目标优化问题。对于多目标优化问题而言，其各目标之间通过决策变量相互制约，对其中一个目标的优化必须以其它目标劣化为代价，同时使多个子目标达到最优是难以实现的。此外，各目标的单位往往又不一致，很难客观评价多目标问题求解的优劣性。

在对多目标的处理方法上，现有的方法一般是通过加权的方式将多目标优化问题转化为单目标优化问题。但这种方法需要预先制定目标权重，每当权重发生变化，算法需要重新运行，导致求得的最终结果受其影响较大。并且权重值大多是无法预知的，会随环境的变化而发生改变。

另外，专利“一种可穿戴电子设备系统多学科设计优化的方法”中，提出采用Pareto支配关系求得一组互不支配的解集，并在此基础上根据实际情况进行下一步的决策，但这种Pareto解往往会在改进目标函数的同时伴随削弱至少一个其他目标函数。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，使得在不引入目标权重因子的情况下，将多目标优化问题转化为更易求解的单目标优化问题，并使天线罩的电性能与隐身性能同步达到最优，克服现有处理方法的局限性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，所述设计优化方法包括如下步骤：

步骤一：确定天线罩设计优化过程中相互独立的自变量v组成的设计变量V；

步骤二：确定天线罩设计优化过程中表征天线罩结构强度、热防护性能、电性能与隐身性能的物理量组成的状态参量P，所述状态参量P是随设所述计变量V变化的因变量；

步骤三：获得天线罩的所述状态参量P中各物理量相对于所述设计变量V中各自变量的关联特性，建立设计变量与状态参量间的映射关系；