● 摘要
随着科技水平的快速提升，航空科技领域信息化和数字化已经全面升级。现代先进战斗机高性能的需求很大程度上得益于各种先进机载电子设备的应用，与此同时，越来越多航空电子设备的装备，以及电子器件的集成化发展，导致机载电子设备的散热功率越来越大，热流密度也急剧上升，大功率、高热密度的机载电子设备散热问题已经成为现代先进战斗机系统设计中的一个十分关键的技术问题。上世纪80年代末，综合能量/热管理系统（E/TMS或TMS）技术被首次成功应用在第四代高性能战斗机F-22上，该技术代表了当今战斗机能量/热系统设计的最先进水平，F-22采用了蒸发循环制冷和液体循环冷却相结合的电子设备冷却系统型式（VC/PAOS），该型式有效解决了现代先进战斗机大功率电子设备的散热问题。作为TMS的重要子系统之一，VC/PAOS的工作状态与TMS中其它子系统的工作状态密切联系，不仅要满足自身的工作要求，还要充分考虑TMS中与之耦合的其它子系统的工作情况，以实现VC/PAOS和整个TMS的全体最优工作状态，这对现代战斗机系统的优化设计提出了很高的要求。 在现代先进战斗机系统综合一体化程度越来越高的形势下，传统的系统优化设计方法已经难以解决像TMS和VC/PAOS这样复杂大系统的最优化问题，亟需引入先进的系统优化设计思想。本文以VC/PAOS的优化设计为内容展开，引入了多学科优化设计（MDO）思想方法，通过对VC/PAOS的最优化问题进行分解规划，将复杂的整体最优化问题分解为多个相对简单的子学科，根据分解规划情况制定相应的寻优策略，分析各子学科间的耦合因素，在学科层和系统层之间通过协调耦合变量来获得系统的最优解。本文基于MDO的VC/PAOS优化设计具有代表性，从一个局部反映整个TMS的优化设计思想方法，可以为今后全机TMS及相关领域的系统优化设计提供一个借鉴和参考。