题目：机动发射固体运载火箭多学科设计优化

在过去十年中，空间技术的进步和小型化，能够降低卫星的总质量，开启了釆用小型运载火箭的可能性。因此，固体推进剂运载火箭成为一个非常有吸引力的选择。小型运载火箭适用于低地球轨道，本文的研究工作，是以一个发射200公斤卫星和目标高度为600公里的可机动发射的固体推进剂运载火箭的概念设计为背景的。

近日，杂交优化算法是越来越受欢迎，由于其在处理一些现实世界的问题时，能涉及问题的复杂性、嘈杂的环境、不精确和不确定性以及模糊性。本文的第一个目标是提出一个新的杂交优化方法，其优点是组合典型的启发式全局优化法再加上高效和精确的梯度优化。本文在验证此算法时首先选择几个测试问题，然后把它应用到多学科设计优化的多级固体运载火箭的概念设计，与该领域最先进的算法进行比较。结果表明，本文提出的方法对解决约束优化问题是很具竞争力的。

第二个目标是制定和实施一套可靠的相互关联的工程学科模型，为获得合理的结果，同时对多学科的方法进行了研究，其特征在于：质量、空气动力学、推进系统和弹道轨迹等各分系统的设计优化是同时进行的。此外，所提出的方法已应用于实际工程优化问题，实例是优化了一枚四级固体运载火箭的概念设计。这种方法可在概念层次上进行多级运载火箭的优化设计。本研究中提出的杂交优化方法能在全局和局部搜索之间切换，能以最小火箭起飞质量来发射预定的低地球轨道的有效载荷。

本文的第三个目的，是应用已开发和实施的杂交优化算法完成机动固体推进剂运载火箭的概念设计和优化。多个设计变量被用于三级和四运载火箭，评估要满足使用要求。此外，针对固体机动发射小运载方案设计中的技术均匀化、上面级设计、现有固体火箭发动机的选用等热门问题，也进行了一定的探讨。