تدوين نرم افزار بهينه سازي طراحي براي يك نوع هواپيماي هوانوردي عمومي با نگرش چندموضوعي

Design optimization software for a type of general aviation aircraft: a multidisciplinary approach

در اين مقاله به ارائه يك نرم ­افزار طراحي چند موضوعي به‌منظور طراحي هواپيماي هوانوردي عمومي پرداخته شده است. در اين نرم ­افزار در ابتداي فرايند طراحي، پيكره ­بندي اوليه ­ي هواپيما بر‌مبناي يك سري الزامات از پيش تعيين شده و مطالعات آماري تعيين مي­گردد. سپس حلقه امكان‌پذيري طراحي چند موضوعي بر‌اساس انجام يك تحليل چند موضوعي طرح را در حضور قيود عملكردي و مأموريتي ارزيابي مي­نمايد. قيود و الگوريتم­هاي لحاظ شده در طراحي برمبناي روش طراحي گودمانسون پياده­سازي شده است. متغيرهاي طراحي با دقت و برمبناي تحليل حساسيت روي اهداف بهينه ­سازي (كاهش وزن كل و افزايش برد) انتخاب شده‌اند. قيود پايداري استاتيكي نيز به‌منظور دست­يافتن به يك طرح امكان­پذير در طراحي لحاظ شده است. نهايتاً با استفاده از يك الگوريتم بهينه­ سازي تكاملي چندهدفي (NSGA-II)، مجموعه پاسخ ­هاي ممكن در قالب جبهه پرتو ارائه مي­گردد. اين نرم ­افزار با قابليت افزودن انواع موتورها و ايرفويل­ها، گستره­ ي جامعي از طرح­ هاي بهينه را پوشش خواهد داد. جبهه پرتوي حاصل از فرايند بهينه ­سازي، امكان­ پذيري و سودمندي اين نرم ­افزار طراحي مفهومي را نشان مي­دهد.

This article provides comprehensive multidisciplinary design software for the design of a class of General Aviation Aircrafts (GAAs). At the beginning of the design process of this software, preliminary aircraft configuration will be determined based on a preset series of requirements and statistical study. Afterward, the MDF loop assesses the design in the presence of performance and mission constraints by implementing a multidisciplinary analysis. The constraints and algorithms which are considered in the design process are based on the Gudmundsson design approach. Design variables are selected carefully using sensitivity analysis on design objectives (i.e. reducing the gross weight and increasing the range). The static stability constraints are considered to obtain a feasible design. Eventually, the NSGA-II multi-objective evolutionary optimization algorithm is utilized to demonstrate a set of possible answers in the form of the Pareto front. This software can add a variety of engines and airfoils, will cover a comprehensive range of optimal designs. The Pareto front resulted from the optimization process illustrates the feasibility and effectiveness of this conceptual design software.