بهينه‌سازي طراحي چند موضوعي يك پرتابه، حامل پرنده بدون سرنشين پرتاب‌شونده از توپ

Simulation and Multidisciplinary Optimization of Projectile Carrying Gun-Launched UAV during External Ballistics

در اين مقاله ابتدا شبيه‌سازي ديناميك يك وسيله پرتاب‌شونده از توپ كه پرنده بدون سرنشيني درون آن قرار دارد، از زمان پرتاب تا لحظه باز شدن بال‌ها، بررسي شده است. مراحل بيرون آمدن پرنده بدون سرنشين از پوسته، باز شدن چتر و باز شدن بال‌ها همگي در شبيه‌سازي مد نظر قرار مي‌گيرند. ضرايب آيروديناميك مورد نياز در شبيه‌سازي، با استفاده از يك نرم‌افزار نيمه‌تجربي به‌دست آمده و با استفاده از ميان‌يابي دو بعدي بر حسب عدد ماخ و زاويه حمله در برنامه شبيه‌سازي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. سپس، با در نظر گرفتن تابع هدف برد حداكثر و انتخاب متغيرهاي طراحي مناسب شامل مسير و هندسه پرتابه، يك مسيله بهينه‌سازي تعريف مي‌شود. به‌علاوه قيودي نظير پايدار بودن پرتابه، ارتفاع جدايش و ارتفاع نهايي در فرآيند بهينه‌سازي لحاظ مي‌شوند. براي لحاظ كردن قيد پايداري پرتابه از روش رد جواب و براي لحاظ كردن دو قيد ديگر از روش تابع جريمه با ضرايب جريمه مناسب استفاده شده است. در نهايت، نتايج بهينه‌سازي ارايه شده، افزايش 16 درصدي برد بهينه نسبت به برد اوليه را نشان مي‌دهد.

The first step in this paper is to simulate the dynamics of a projectile, carrying a gun-launched UAV, from launching to the time that the wings open. The changes that the UAV undergo such as coming out of the shell, opening the parachute and then the wings, all have been accounted in the simulation process. The second step in this study involves defining a multidisciplinary optimization problem. In the end, in order to maximize the range of the projectile, the optimization problem is analyzed. Through this analysis, considering stability constraints, optimal values for parameters such as the geometry of the projectile, diameter of the parachute, launch angle and separation altitude are achieved and regarding each one, some arguments are raised.