飛行器是一種復雜的工程系統(tǒng)，其設計覆蓋氣動、結構、控制等多個學科，各學科的設計不僅非常復雜，而且學科之間相互關聯(lián)，因此，將各學科有效組織起來進行飛行器多學科優(yōu)化設計的難度較大。隨著世界航空工業(yè)的發(fā)展和人們對飛行器綜合性能要求的提升，飛行器多學科優(yōu)化領域的相關理論、方法和技術得到了極大發(fā)展。本書是面向飛行器設計與工程專業(yè)的教材，重點介紹了飛行器多學科優(yōu)化的基本概念、基本理論和相關的基礎知識，主要包括飛行器多學科優(yōu)化概述、多學科設計優(yōu)化的基本理論、優(yōu)化的基本概念及其數(shù)學描述、基于梯度的優(yōu)化方法、非梯度的優(yōu)化方法、約束條件的處理及多目標優(yōu)化、多學科優(yōu)化策略、不確定性設計優(yōu)化八個部分的理論內容（每部分配有習題），以及基于通用研究模型的機翼、翼-體-尾的氣動外形優(yōu)化，基于代理模型的飛翼布局飛機的氣動、氣動結構優(yōu)化四個部分的實例分析。
本書適用于飛行器設計專業(yè)研究生的專業(yè)課學習，也可供相關專業(yè)科研人員參考使用。
第1章 飛行器多學科優(yōu)化概述
1.1 飛行器總體設計中的優(yōu)化問題
1.2 用傳統(tǒng)優(yōu)化方法解決飛行器多學科優(yōu)化設計問題的困難
1.3 多學科設計優(yōu)化的產生
1.4 傳統(tǒng)優(yōu)化與多學科設計優(yōu)化的差異
1.5 優(yōu)化的發(fā)展歷史
參考文獻
習題
第2章 多學科設計優(yōu)化的基本理論
2.1 MDO的定義
2.2 MDO的數(shù)學模型及概念
2.3 MDO的三種基本類型
2.3.1 一型問題
2.3.2 二型問題
2.3.3 三型問題
2.4 MDO的主要研究內容
2.5 設計對象系統(tǒng)分解技術
參考文獻
習題
第3章 優(yōu)化的基本概念及其數(shù)學描述
3.1 優(yōu)化的三要素
3.2 線性規(guī)劃
3.3 非線性規(guī)劃
3.4 函數(shù)的極值及其性質
3.4.1 函數(shù)極值及極值點的概念
3.4.2 一元函數(shù)極值存在的充分必要條件
3.4.3 多元函數(shù)極值存在的充分必要條件
3.5 最優(yōu)解的收斂性
3.6 用線搜索方法求方程的根
習題
第4章 基于梯度的優(yōu)化方法
4.1 基于梯度的優(yōu)化方法簡介
4.2 最速下降法
4.3 共軛梯度法
4.4 一般二階可微函數(shù)共扼梯度法的改進
4.5 牛頓法
4.6 改進的牛頓法
4.7 變度量法（DFP法和BFGS法）
習題
第5章 非梯度的優(yōu)化方法
5.1 直接優(yōu)化方法
5.1.1 坐標輪換法
5.1.2 方向加速法
5.1.3 單純形法
5.2 現(xiàn)代優(yōu)化算法
5.2.1 模擬退火算法
5.2.2 遺傳算法
5.2.3 禁忌搜索算法
5.3 混合優(yōu)化方法
習題
第6章 約束條件的處理及多目標優(yōu)化
6.1 有約束優(yōu)化問題的最優(yōu)性條件
6.1.1 非線性等式約束
6.1.2 非線性不等式約束
6.2 罰函數(shù)法
6.2.1 外罰函數(shù)法
6.2.2 內罰麗數(shù)法（障礙函數(shù)法）
6.3 多目標優(yōu)化問題的主要內容
6.4 多目標優(yōu)化問題的解
6.4.1 多目標優(yōu)化問題的數(shù)學描述
6.4.2 多目標問題解的概念
6.5 多目標問題的評價函數(shù)法
6.5.1 理想點法
6.5.2 虛擬目標法
6.5.3 平方和加權法
6.5.4 乘除法
6.5.5 線性加權和法
習題
第7章 多學科優(yōu)化策略
7.1 整體式優(yōu)化策略
7.1.1 All-At-Once（AAO）優(yōu)化策略
7.1.2 同時分析與設計（SAND）優(yōu)化策略
7.1.3 單學科可行法（IDF）優(yōu)化策略
7.1.4 多學科可行法（MDF）優(yōu)化策略
7.2 分布式優(yōu)化策略
7.2.1 并行子空間（CSSO）優(yōu)化策略
7.2.2 協(xié)調（CO）優(yōu)化策略
7.2.3 二級集成系統(tǒng)綜合（BLISS）優(yōu)化策略
7.2.4 目標級聯(lián)分析法（ATC）優(yōu)化策略
7.2.5 精確和非精確懲罰分解（EPD和IPD）優(yōu)化策略
7.2.6 獨立子空間的MDO（MDOIS）優(yōu)化策略
7.3 多學科優(yōu)化策略選擇基準
參考文獻
習題
第8章 不確定性設計優(yōu)化
8.1 不確定性設計在飛行器設計中的重要性
8.1.1 飛行器設計中的不確定性因素
8.1.2 考慮不確定性的優(yōu)化設計
8.2 區(qū)間模型
8.2.1 不確定性分析方法
8.2.2 區(qū)間數(shù)學理論基礎
8.2.3 區(qū)間數(shù)排序方法
8.3 氣動穩(wěn)健優(yōu)化設計
8.3.1 氣動穩(wěn)健優(yōu)化問題的定義
8.3.2 基于區(qū)間的氣動穩(wěn)健優(yōu)化流程
8.3.3 優(yōu)化結果與分析
8.4 結構可靠性優(yōu)化設計
8.4.1 結構可靠性優(yōu)化問題的定義
8.4.2 基于區(qū)間的結構可靠性優(yōu)化設計
8.4.3 優(yōu)化結果與分析
參考文獻
習題
第9章 基于通用研究模型的機翼氣動外形優(yōu)化
9.1 采用的方法
9.1.1 幾何參數(shù)化建模
9.1.2 網(wǎng)格擾動
9.1.3 CFD求解器
9.1.4 優(yōu)化算法
9.2 數(shù)學建模
9.2.1 基線幾何模型
9.2.2 網(wǎng)格收斂性
9.2.3 優(yōu)化問題的數(shù)學建模
9.2.4 基線幾何表面靈敏度
9.3 單點氣動外形優(yōu)化
9.4 多級優(yōu)化加速技術
9.5 外形設計變量數(shù)量的影響
9.6 多點氣動外形優(yōu)化
參考文獻
第10章 基于通用研究模型的翼-體-尾氣動外形優(yōu)化
10.1 采用的方法
10.1.1 幾何參數(shù)化建模
10.1.2 網(wǎng)格擾動
10.1.3 CFD求解器
10.1.4 優(yōu)化算法
10.2 數(shù)學建模
10.2.1 基線幾何模型
10.2.2 網(wǎng)格收斂性
10.2.3 優(yōu)化問題的數(shù)學建模
10.2.4 基線幾何表面靈敏度
10.3 案例1：無力矩約束的機翼優(yōu)化
10.4 案例2：帶有尾翼旋轉和力矩約束的機翼優(yōu)化
10.5 案例3：基于代理模型配平阻力懲罰的機翼優(yōu)化
10.6 案例4：預先設定升力和力矩約束的機翼優(yōu)化
10.7 案例5：無力矩約束的翼-尾優(yōu)化
10.8 案例6：帶配平約束的翼-尾優(yōu)化
參考文獻
第11章 基于代理模型的飛翼布局飛機氣動優(yōu)化
11.1 氣動參數(shù)化模型的建立
11.1.1 翼型截面的參數(shù)化建模
11.1.2 全機中弧面參數(shù)化生成方法
11.1.3 CATIA參數(shù)化模型接口設計
11.2 氣動優(yōu)化方法框架的構成
11.2.1 氣動優(yōu)化方法總體構架思路
……
第12章 基于代理模型的飛翼布局飛機氣動結構優(yōu)化
附錄
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