Tối ưu sơ bộ cấu hình khí động học sử dụng PSO với hàm mục tiêu đa thành phần
10 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FMC.2026.163-172Từ khóa:
Tối ưu khí động; Missile DATCOM; Tối ưu bầy đàn; Hàm mục tiêu đa thành phần; Độ dự trữ ổn định tĩnh; Đạo hàm lực pháp tuyến.Tóm tắt
Bài báo đề xuất khung tối ưu sơ bộ cấu hình khí động kết hợp PSO với Missile DATCOM. Mỗi cấu hình Rose/Brumby gồm 11 biến được đánh giá tại góc tấn nội suy thỏa mãn cùng yêu cầu lực pháp tuyến. Hàm mục tiêu có xét miền khả thi kết hợp hiệu quả khí động với các yêu cầu về mô men, ổn định, chỉ số nhu cầu điều khiển cục bộ, hình học và đạo hàm lực pháp tuyến. Hai hàm mục tiêu đề xuất và kiểu Vasile được so sánh trong cùng điều kiện thiết kế và tính toán. Qua 15 cặp chạy, phương pháp đề xuất luôn đạt hệ số cản thấp hơn và tỷ số lực nâng trên lực cản cao hơn. Với cặp đại diện gần trung vị, mức cải thiện so với Rose là 8,13% và 8,85%; so với Vasile là 7,98% và 8,67%, trong khi các điều kiện khả thi vẫn được bảo đảm.
Tài liệu tham khảo
[1]. W. B. Blake, “Missile Datcom: User's Manual - 1997 FORTRAN 90 Revision”, (1998).
[2]. C. Tanil, “Optimal external configuration design of a missile”, (2009).
[3]. S. Y. Nabavi and S. H. Pourtakdoust, “Aerodynamic shape optimization of unguided projectiles using Ant Colony Optimization and Genetic Algorithm”, Vol. 2, pp. 698–706, (2006).
[4]. T. Tuan, N. Thăng and N. Ngoc Dien, “Multi-objective optimization of the aerodynamic shape of the front fuselage of a controlled flying aircraft by parameter space investigation”, Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, Vol. 44, pp. 101–111, (2021).
[5]. S. M. Zandavi and S. H. Pourtakdoust, “Multidisciplinary design of a guided flying vehicle using simplex nondominated sorting genetic algorithm II”, Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 57, pp. 705–720, (2018). DOI: https://doi.org/10.1007/s00158-017-1776-3
[6]. J. D. Vasile, J. T. Bryson and F. E. Fresconi, “Aerodynamic design optimization of long range projectiles using Missile DATCOM”, AIAA Scitech 2020 Forum, (2020). DOI: https://doi.org/10.2514/6.2020-1762
[7]. G. P. Zhang, Z. Z. Liao, C. Y. Duan and P. Wang, “Optimal design of configuration change program for tactical missile with morphing wings”, Applied Mechanics and Materials, Vol. 101–102, pp. 410–413, (2011). DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.101-102.410
[8]. R. T. Marler and J. S. Arora, “The weighted sum method for multi-objective optimization: New insights”, Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 41, No. 6, pp. 853–862, (2010). DOI: 10.1007/s00158-009-0460-7. DOI: https://doi.org/10.1007/s00158-009-0460-7
[9]. J. Kennedy and R. Eberhart, “Particle swarm optimization”, Proceedings of ICNN'95 - International Conference on Neural Networks, Vol. 4, pp. 1942–1948, (1995). DOI: 10.1109/ICNN.1995.488968. DOI: https://doi.org/10.1109/ICNN.1995.488968
[10]. G. Venter and J. Sobieszczanski-Sobieski, “Multidisciplinary optimization of a transport aircraft wing using particle swarm optimization”, Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 26, No. 1, pp. 121–131, (2004). DOI: 10.1007/s00158-003-0318-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s00158-003-0318-3
[11]. J. F. Schutte, J. A. Reinbolt, B. J. Fregly, R. T. Haftka and A. D. George, “Parallel global optimization with the particle swarm algorithm”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 61, No. 13, pp. 2296–2315, (2004). DOI: 10.1002/nme.1149. DOI: https://doi.org/10.1002/nme.1149
[12]. R. Hassan, B. Cohanim, O. de Weck and G. Venter, “A comparison of particle swarm optimization and the genetic algorithm”, 46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference.
[13]. D. Wolpert and W. Macready, “No free lunch theorems for optimization”, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 1, pp. 67–82, (1997). DOI: 10.1109/4235.585893. DOI: https://doi.org/10.1109/4235.585893
[14]. D. Rose, “Aerodynamic modeling of an unmanned aerial vehicle using a computational fluid dynamics prediction code”, (2009).
[15]. B. Etkin and L. D. Reid, “Dynamics of Flight: Stability and Control”, John Wiley & Sons, (1995).
[16]. C. A. Coello Coello, “Theoretical and numerical constraint-handling techniques used with evolutionary algorithms: A survey of the state of the art”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 191, No. 11, pp. 1245–1287, (2002). DOI: 10.1016/S0045-7825(01)00323-1. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-7825(01)00323-1
[17]. Y. Shi and R. Eberhart, “A modified particle swarm optimizer”, Evolutionary Computation Proceedings, Vol. 890, pp. 69–73, (1998). DOI: https://doi.org/10.1109/ICEC.1998.699146
[18]. Q. Liu et al., “Paradoxes in numerical comparison of optimization algorithms”, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 24, No. 4, pp. 777–791, (2019). DOI: https://doi.org/10.1109/TEVC.2019.2955110
[19]. T. T. Hung, N. T. Minh and D. C. Truong, “Aerodynamic characteristics of flow over boat-tail models at subsonic and supersonic conditions”, Journal of Military Science and Technology, No. 75A, pp. 60–69, (2021). DOI: 10.54939/1859-1043.j.mst.75A.2021.60-69. DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.75A.2021.60-69
[20]. L. H. Ban, N. N. Quy, N. H. Minh, D. N. Ke and N. Q. Luong, “Investigating and evaluating the influence of drag ring diameter on the range of an ungovernable flying device in standard conditions”, Journal of Military Science and Technology, No. 78, pp. 159–165, (2022). DOI: 10.54939/1859-1043.j.mst.78.2022.159-165. DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.78.2022.159-165
