طراحی سریع و بهینه پرنده داکت‌فن عمودپرواز دم‌نشین با استفاده از شبکه عصبی و الگوریتم ازدحام ذرات

Abstract

با توجه به عملکرد بهینه و کاربردهای نوین داکت‌فن‌ها به‌ویژه در مأموریت‌های پهپادی، هدف این مقاله ارائه روشی بهینه و سریع برای طراحی این پرنده‌ها بر اساس ابزارهای نوین ریاضی و تحلیلی است که در سال‌های اخیر موجب بهبود و تسریع بسیاری از فرایند‌های زمان‌بر مهندسی شده است. در این روش طراحی جدید که تمرکز آن بر افزایش سرعت طراحی است، ابتدا با استفاده از روش تئوری مومنتوم، طراحی اولیه‌ای انجام می‌گیرد و اولین تقریب برای ابعاد مقاطع مختلف داکت‌فن مانند قطر دهانه ورودی و خروجی، توان و نیروی رانش مشخص می‌شود. سپس با استفاده از اتصال نرم‌افزار MATLAB و یک نرم‌افزار طراحی داکت‌فن با عنوان کد طراحی داکت‌فن (DFDC)، با استفاده از ایرفویل‌های مختلف، چندین طرح بهینه برای داکت‌فن، با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات و بهینه‌سازی مستقیم استخراج می‌شود. دامنه جستجوی فضای بهینه‌سازی در این الگوریتم، از طراحی اولیه با روش تئوری مومنتوم و خرو‌جی‌های متعدد مشاهده شده از نرم‌افزار DFDC به دست می‌آید. در گام آخر یک شبکه عصبی پرسپترون چندلایه به وسیله الگوریتم پس انتشار خطا بر طبق اطلاعات به‌دست‌آمده از بهینه‌سازی‌ها آموزش می‌بیند. این شبکه عصبی با استفاده از چندین نمونه ایرفویل مختلف آموزش داده و سپس صحت سنجی می‌شود. بر اساس دقت مورد نیاز تعداد نمونه کافی برای آموزش نیز استخراج می‌گردد. شبکه به دست آمده برای طراحی سریع و بهینه یک پرنده جدید قابل استفاده خواهد بود.