بهينه سازي طراحي مفهومي چندموضوعي ماهواره بر حامل انسان با استفاده از الگوريتم تركيبي

Multidisciplinary Conceptual Design Optimization of Manned Launch Vehicle Using Combined Algorithm

هدف مقاله حاضر، طراحي مفهومي يك حامل انسان دومرحله اي با بوسترهاي جانبي مي باشد. به همين منظور، ابتدا براي دست يابي به يك نقطه طراحي، از فن طراحـي آماري استفاده نموده و سپس با استفاده از شبيه‌سازي دو درجه آزادي و انجام محاسبات جرمي- انرژيتيك نسبت به صحه‌گذاري فرآيند طـراحـي آمـاري، اقدام شده است. در ادامه به منظور بهينه سازي طراحي مفهومي اوليه، از رويكرد بهينه سازي طراحي چندموضوعـي استفاده شده است. ساختار درنظر گرفته شده براي طراحي بهينه چند‌موضوعي، همـه در يك مــرحله و الگوريتم بهينه ساز به كار رفته، الگوريتم ژنتيك مي باشد. به منظور دست يابي به دقت بيشتر، از روش سيمپلكس با به كارگيري نتايج حاصل از الگوريتم ژنتيك به عنوان الگوريتم تركيبي استفاده شده است. با انجام فرآيند بهينـه‌سازي، در نهايت بـه كاهش جرمـي حـدود 4 تـن از وزن استارتـي موشك نسبت به نتايج شبيه‌سازي معمولي دست يافته و همان طور كه مشخص است كاهش در جرم استارتي عامل اصلي كاهش هزينه توليد و پرتاب سامانه‌هاي فضايي خواهد بود.

The purpose of this article is the conceptual design of a two-stage crew launch vehicle with side boosters. At first, in order to achieve a suitable design point, the statistical design technique is used, and then statistical design process is validated by using two degree of freedom simulation and doing energetic-mass calculations. Then, multidisciplinary design optimization approach is applied for initial conceptual design optimization. The preferred structure for multidisciplinary design optimization is all-at-once and Genetic Algorithm (GA) is used as the optimizer algorithm. In order to achieve more accuracy, Simplex method is employed using GA’s results as a combined algorithm. Having performed the optimization process, a mass decrease of about 4 tons from missile gross weight was attained with respect to normal simulation results, and as already known, the decrease in gross mass undeniably leads to a consequent decrease in the cost of producing and launching missiles.