飞行器总体不确定性分析与优化设计

　　不确定性设计作为一种先进的飞行器设计思想理念，能够对各项不确定性因素进行全面分析与精确建模，通过面向不确定性的精细化设计，实现飞行器功能性能与可靠性、稳健性之间的综合权衡与优化。本书结合飞行器总体设计工程实际，全面系统地介绍了不确定性建模、不确定性分析、不确定性设计优化等经典的和最新的技术方法，详细阐述了各方法的基本原理及适用范围。在此基础上，将理论创新和工程应用相结合，论述了不确定性技术方法应用于飞行器总体设计的实施途径，覆盖了飞行器研制中总体设计、轨迹规划、姿控系统设计、级间分离方案设计、发射分离方案设计、热防护系统设计等重要领域，给出了具体的实施步骤和应用案例。本书可作为高等院校飞行器设计相关专业研究生和高年级本科生的教学与科研参考书，也可供从事飞行器设计、工程优化设计等领域工程技术和科研人员参考使用。

　　张海瑞，博士研究生学历，长期从事战术导弹研制工作，主持研制的多型导弹武器经过了设计定型并武装部队，多项研制项目通过了设计鉴定；曾获得国防科技进步奖一等奖1项、二等奖1项，授权专利30余项，参与编写专著2部，发表学术论文30余篇。

目　录
第１章　绪　论１
　１?１　飞行器不确定性优化设计方法的研究意义１
　１?２　不确定性分析及优化研究进展４
　　１?２?１　不确定性分析技术发展简介４
　　１?２?２　不确定性优化技术发展简介７
　　１?２?３　不确定性多学科设计优化发展简介８
　１?３　飞行器不确定性优化面临的机遇与挑战１０
　１?４　本书的内容安排１１
　参考文献１２
第２章　不确定性建模与分析方法１６
　２?１　不确定性内涵１７
　２?２　不确定性分类２２
　　２?２?１　针对系统研制过程的不确定性分类２２
　　２?２?２　针对数据掌握程度的不确定性分类２２
　２?３　不确定性建模方法２３
　　２?３?１　概率建模方法２４
　　２?３?２　区间建模方法２４
　　２?３?３　证据理论建模方法２５
　　２?３?４　不确定性建模示例２６
　２?４　灵敏度分析方法２９
　　２?４?１　相关系数法２９
　　２?４?２　基于二阶响应面的灵敏度分析３０
　　２?４?３　基本效应灵敏度分析３１
　２?５　经典不确定性分析方法３２
　　２?５?１　泰勒展开近似法３３
　　２?５?２　蒙特卡洛方法３３
　　２?５?３　高效抽样方法３５
　　２?５?４　FORM 方法３６
　２?６　代理模型３７
　　２?６?１　响应面方法３７
　　２?６?２　Kriging方法３８
　　２?６?３　PCE方法４０
　　２?６?４　SVM 方法４２
　２?７　高效不确定性分析方法４７
　　２?７?１　AK MCS方法４７
　　２?７?２　CKM 方法４８
　　２?７?３　高效SVM 分析方法５６
　２?８　混合不确定性分析方法６０
　　２?８?１　基于模糊随机理论的混合不确定性分析方法６０
　　２?８?２　基于证据理论的混合不确定性分析方法６６
　２?９　小结７０
　参考文献７２
第３章　不确定性优化设计方法７５
　３?１　概述７５
　３?２　经典嵌套方法７６
　３?３　高效解耦方法７７
　３?４　裕度量化解耦方法８０
　３?５　小结９２
　参考文献９３
第４章　飞行器总体不确定性分析与优化设计方法９５
　４?１　飞行器总体方案设计９５
　　４?１?１　任务及性能要求９５
　　４?１?２　总体参数９６
　４?２　飞行器不确定性识别与建模９９
　４?３　飞行器总体学科模型１００
　　４?３?１　标准大气模型１００
　　４?３?２　气动模型１０２
　　４?３?３　动力模型１０２
　　４?３?４　质量特性模型１０５
　　４?３?５　轨迹规划模型１０７
　４?４　飞行器总体不确定性设计方法１１０
　　４?４?１　不确定性优化数学模型１１０
　　４?４?２　飞行器一体化分层优化策略１１３
　　４?４?３　案例应用１１５
　４?５　小结１２５
　参考文献１２６
第５章　轨迹规划与制导不确定性分析与优化设计方法１２７
　５?１　轨迹规划不确定性建模与分析方法１２７
　　５?１?１　多约束条件下的滑翔段轨迹模型１２９
　　５?１?２　基于Gauss伪谱法与aPC的不确定性轨迹规划方法１３０
　５?２　基于不确定性的飞行器末制导初始参数优化设计方法１３５
　　５?２?１　落角约束滑模变结构导引律１３５
　　５?２?２　初始参数优化模型１３７
　　５?２?３　高效全局优化１３９
　　５?２?４　案例应用１４０
　５?３　基于不确定性的飞行安全区预示方法１４５
　　５?３?１　轨迹规划模型１４６
　　５?３?２　基于优化加点Kriging模型的安全区预示１４８
　　５?３?３　案例应用１５０
　５?４　小结１５３
　参考文献１５５
第６章　姿控与分离不确定性分析与优化设计方法１５７
　６?１　姿控系统不确定性分析与优化设计方法１５７
　　６?１?１　姿控设计原理１５８
　　６?１?２　基于不确定性的频域设计１６３
　　６?１?３　基于不确定性的控制力分析１６５
　６?２　级间分离不确定性建模与分析方法１６８
　　６?２?１　级间分离动力学建模方法１６９
　　６?２?２　不确定性分类与建模１７６
　　６?２?３　级间分离仿真与灵敏度分析１７７
　　６?２?４　级间分离不确定性分析１７９
　６?３　发射分离不确定性建模与分析方法１８２
　　６?３?１　投放分离气动特性模型１８３
　　６?３?２　投放分离动力学建模１９０
　　６?３?３　投放分离最小间距１９３
　　６?３?４　投放分离不确定性建模与分析１９４
　６?４　小结１９７
　参考文献１９９
第７章　热防护系统不确定性分析与优化设计方法２０２
　７?１　热防护系统设计原理２０２
　　７?１?１　飞行器防热材料选型２０３
　　７?１?２　热防护系统烧蚀机理２０３
　　７?１?３　热防护系统烧蚀传热计算２０６
　　７?１?４　考虑烧蚀的多层防热材料传热模型２１０
　７?２　热防护系统不确定性分析与优化设计２１３
　　７?２?１　不确定性分类与建模２１４
　　７?２?２　灵敏度分析２１５
　　７?２?３　防热可靠性分析２１５
　　７?２?４　热防护系统不确定性优化设计２１６
　　７?２?５　案例应用２１６
　７?３　小结２２０
　参考文献２２２
第８章　总结与展望２２４
　参考文献２２８