近期，西北工业大学航空学院、飞行器基础布局全国重点实验室韩忠华教授团队受邀在国际航空航天领域顶级学术期刊《Progress in Aerospace Sciences》（TOP1，IF=9.6）上发表综述论文“Recent progress of efficient low-boom design and optimization methods”。该期刊主要刊登反映航空航天领域最新研究进展的综述性论文，仅接收约稿文章，年均发文量在40篇以下（2023年38篇）。
论文简介：
将声爆降低至可接受水平是新一代超声速民机布局设计面临的一个关键瓶颈。该文章通过32页长文综述了相关领域350篇文献，系统总结了高效低声爆设计与优化方法的研究进展，论述了各类方法的优缺点，并给出了面临的挑战和未来研究方向建议。
论文目录
首先，文章简述了用于设计的声爆预测方法以及强度度量标准；其次，概述了三类低声爆反设计方法的原理、特点以及在工程上的使用情况。然后，综述了用于低声爆设计的直接数值优化方法研究进展。最后，通过三个具有代表性的超声速民机布局方案，阐释了低声爆设计与优化方法的应用进展。
国际上代表性的远场声爆传播程序
混合可信度反设计方法实现流程
典型超声速民机布局发展历程及其声爆水平
主要结论：
（1）在降低声爆的众多手段中，精细化的气动布局设计仍然是目前最有效的手段。但是，如何将声爆降低至可接受的水平，仍是新一代超声速民机布局设计亟需突破的一项关键技术。
（2）高效可靠的声爆预测方法是发展低声爆设计技术的基础。基于Whitham理论的快速预测方法，适用于概念设计阶段；“CFD+Burgers方程”的高可信度方法，适用于初步设计阶段。目前国际上正在发展全场数值模拟方法，但计算量过大，尚未用于设计。
（3）考虑大气湍流效应的声爆预测和机动飞行的聚焦声爆预测方法，目前尚未直接用于低声爆气动布局设计过程，但可用于对设计结果的校核。
（4）基于声爆最小化理论的JSGD反设计方法，在飞机前体区域设计中降爆效果显著，是概念设计阶段最有效的低声爆设计方法之一。
（5）混合可信度低声爆设计方法可有效权衡设计精度与效率，可用于初步设计阶段。其中PNFO方法生成的目标分布的可达性略优于PEA方法。
（6）基于伴随梯度优化、代理优化以及基于深度学习的直接数值优化方法，在考虑多目标、多学科的低声爆设计问题中具有巨大应用潜力。
（7）国际上先进超声速民机气动布局设计实践表明，综合运用JSGD方法、混合可信度方法以及直接数值优化方法，或将成最为实用和有效的方法。
（8）声爆虽然至关重要，但对于商用飞机的运营来说却不是最重要的。为了发展商业可行的超声速民机，布局设计还需综合考虑气动、结构、推进、排放等因素。
未来研究方向：
（1）发展针对全机大规模变量的声爆最小化正逆向混合优化设计方法。例如，用反设计理论生成最优目标分布，融入直接优化设计，指导优化搜索方向，加速收敛。
（2）发展针对全声爆毯的低声爆设计方法。现有方法主要针对航迹正下方建立，设计后会导致侧向声爆更强，亟需发展全毯低声爆设计方法。
（3）发展考虑商业可行因素的低声爆设计方法。设计时应满足复杂工程约束，如起降时的低速性能、稳定性等。
（4）发展低声爆驱动的超声速民机多学科优化设计方法。在声爆预测和低声爆设计方法基本成熟后，发展声爆强约束下的多学科优化设计方法，是国际上该领域的共识。其中气弹变形与进排气效应对声爆均会产生显著影响，应在多学科优化设计流程中重点考虑。
论文引用格式：Han Z H, Qiao J L, Zhang L W, et al. Recent progress of efficient low-boom design and optimization methods [J]. Progress in Aerospace Sciences, 2024, 146: 101007.
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376042124000332.
