بهینه سازی همزمان آیرودینامیکی و سطح مقطع راداری ایرفویل با استفاده از مدل های ابرنقاط و الگوریتم NSGA-II در کاربردهای دفاعی

در این پژوهش، چارچوبی جامع برای طراحی بهینه ی ایرفویل ارائه شده است که دو هدف اصلی بهبود کارایی آیرودینامیکی و کاهش سطح مقطع راداری (RCS) را به صورت همزمان دنبال می کند. در گام نخست، تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) جهت استخراج ضرایب برا (CL) و پسا (CD) انجام گرفته و توزیع فشار بر روی سطح ایرفویل به عنوان داده ی پایه مورد استفاده قرار گرفت. سپس برای ارزیابی بازتاب امواج راداری، تحلیل الکترومغناطیسی مبتنی بر روش اپتیک فیزیکی اجرا شد .برای افزایش دقت تحلیل هندسی و کاهش هزینه های زمانی، از مدل های ابرنقاط در کنار ابزارهای هندسه دیفرانسیل موضعی استفاده گردید. در این روش، ویژگی های موضعی سطح ایرفویل شامل انحنا، شعاع انحنای لحظه ای و گرادیان های هندسی به عنوان توصیفگرهای حساسیت به RCS و رفتار آیرودینامیکی تحلیل شدند. سپس با بهره گیری از مدل های ابرنقاط کریجینگ، روابط غیرخطی بین پارامترهای هندسی و پاسخ های فیزیکی تخمین زده شد. در گام بعد، الگوریتم ژنتیکی چندهدفه NSGA-II به منظور بیشینه سازی نسبت و کمینه سازی RCS به صورت همزمان اجرا گردید. نتایج نشان دادند که روش پیشنهادی توانسته است جبهه ی پارتوی متعادلی بین دو هدف فیزیکی ایجاد کند؛ به گونه ای که در مقایسه با طرح پایه، سطح مقطع راداری تا ۲۵٪ کاهش و هزینه ی محاسباتی تا ۸۰٪ کاهش یافته است، در حالی که بازده آیرودینامیکی در محدوده ی مطلوب ماموریتی حفظ شده است. از نظر کاربردی، نتایج این پژوهش می تواند در طراحی مفهومی و بهینه سازی پهپادهای شناسایی پنهان کار، موشک های کروز با امضای راداری پایین، سرجنگی های هوشمند با قابلیت هدایت و کنترل مسیر پرواز، و پرنده های تاکتیکی نسل آینده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی چندهدفه ، NSGA-II ، ایرفویل ، سطح مقطع راداری (RCS) ، ابرنقاط