1.1. Tổng quan tối ưu hóa biên dạng khí động khí cụ bay
1.1.3. Tổng quan các nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động khí cụ bay
Một số cơng trình khoa học nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động KCB đã được cơng bố. Tanil và cộng sự trình bày tối ưu hóa hình dạng thiết kế biên dạng khí động KCB sử dụng GA kết hợp tính tốn bộ hệ số khí động với mơ phỏng động lực học bay [33]. Bộ hệ số khí động học được tính tốn bằng phần mềm MD. Giải bài tốn mơ phỏng động lực học bay được thực hiện bằng MATLAB Simulink. Tác giả sử dụng công cụ tối ưu theo GA của MATLAB để giải bài toán tối ưu. Các tham số tối ưu là tồn bộ cấu hình phối trí khí động của KCB. Hàm mục tiêu được chọn là cực tiểu khối lượng KCB khi phóng với các ràng buộc là tầm bay tối đa và vận tốc tối đa.
Riddle sử dụng GA để tối ưu biên dạng khí động cho KCB sử dụng nhiên liệu lỏng [28]. Nghiên cứu kết hợp sử dụng hai phần mềm tính tốn các hệ số khí động học là Aerodsn và Missile Datcom. Hàm mục tiêu được chọn là cực tiểu khối lượng KCB. Vidanovic sử dụng GA đa mục tiêu để tối ưu biên dạng khí động cho KCB bay với vận tốc trên âm [35]. Nghiên cứu sử dụng phương pháp mơ phỏng số động lực học dịng chảy (Computational Fluild Dynamics - CFD) kết hợp với nghiên cứu thử nghiệm để tính tốn các
hệ số lực cản và lực nâng tại các giá trị số Mach và góc tấn khác nhau. Hàm mục tiêu được chọn là cực đại tầm bay tối đa của KCB và cực tiểu khối lượng các bản cánh.
Yang và cộng sự sử dụng GA tối ưu biên dạng khí động cánh nâng và cánh lái của KCB có điều khiển với hàm mục tiêu là cực đại tầm bay tối đa [39]. Nghiên cứu dựa trên kết hợp tính tốn bộ hệ số khí động với phân tích quỹ đạo chuyển động bay của KCB. Anderson sử dụng GA tối ưu biên dạng khí động KCB với các dạng hàm mục tiêu khác nhau: cực đại hệ số lực pháp tuyến; cực đại hệ số lực pháp tuyến và cực tiểu hệ số lực cản; cực đại hệ số lực pháp tuyến, cực tiểu hệ số lực cản và cực đại độ dự trữ ổn định tĩnh [20].
Runduo và Xiaobing tối ưu hóa biên dạng khí động cho KCB có điều khiển tầm xa bằng GA đa mục tiêu [29]. Phương pháp bán thực nghiệm được sử dụng để tính tốn các hệ số khí động kết hợp thử nghiệm ống thổi khí động và mô phỏng số CFD. Hàm mục tiêu là cực đại hệ số chất lượng khí động, cực đại độ dự trữ ổn định tĩnh và khả năng cơ động của KCB. Usta và các cộng sự sử dụng phương pháp PSO để tối ưu biên dạng khí động cho cánh lái KCB [34]. Nghiên cứu sử dụng 3 phương pháp tính tốn các hệ số khí động học ở số Mach trên âm là phương pháp White, MD và Navier-Stokes. Bài tốn hội tụ sau 67 bước lặp. Khí cụ bay tối ưu nhận được có hệ số mơ-men chúc ngóc giảm.
Xia và các cộng sự nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động học cho KCB trên âm và cánh cận âm sử dụng thuật toán PSO [37]. Kết quả nghiên cứu nhận được các hệ số lực cản giảm khoảng 14% cho cánh cận âm và 15% cho KCB trên âm. Feyzioglu nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động cho KCB với hàm mục tiêu là cực tiểu vận tốc góc của cánh lái với ràng buộc là giữ nguyên hệ số lực pháp tuyến của KCB [23]. Nghiên cứu sử dụng phương pháp
gradient ngược (Gradient Based Steppest Decent) kết hợp thuật tốn tìm kiếm theo đường (Line Search Algorithm). Hệ số lực pháp tuyến và vận tốc góc cánh lái đi được tính tốn bằng phương pháp CFD.
Omer Tankulu và Veysi Ercant tối ưu biên dạng khí động cho KCB không điều khiển với hàm mục tiêu là cực đại tầm bắn tối đa, ràng buộc là độ dự trữ ổn định tĩnh [27]; Colonno và các cộng sự đã thực hiện tối ưu hóa biên dạng khí động KCB với hàm mục tiêu là cực tiểu hệ số lực cản [21]. Ahmed sử dụng phương pháp Monte-Carlo để tối ưu hình dạng ngồi cho KCB trên âm với hàm mục tiêu là cực đại hệ số chất lượng khí động [18]. Hệ số lực cản, hệ số lực nâng của KCB được biểu diễn dưới dạng các biểu thức giải tích theo các tham số thiết kế biên dạng khí động KCB.
Các nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động KCB sử dụng nhiều phương pháp với các dạng hàm mục tiêu và ràng buộc khác nhau. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm nhất định. Tuy nhiên, để giải quyết bài toán tối ưu biên dạng khí động nhiều hàm mục tiêu cho nhiều tham số thiết kế và nhiều hàm ràng buộc phức tạp như bài tốn tối ưu biên dạng khí động KCB điều khiển một kênh thì chưa có nghiên cứu nào trình bày đầy đủ và rõ ràng.