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航空航天系统的多学科优化设计在当今科技飞速发展的时代，航空航天领域取得了令人瞩目的成就。
从翱翔蓝天的飞机到探索宇宙的航天器，这些伟大的工程奇迹背后，都离不开先进的设计理念和技术。
其中，多学科优化设计（Multidisciplinary Design Optimization，简称 MDO）扮演着至关重要的角色。
航空航天系统是一个极其复杂的综合体，涉及到众多学科领域，如空气动力学、结构力学、推进系统、控制工程、材料科学等等。
传统的设计方法往往是将这些学科分别进行考虑和优化，然后再进行整合。
然而，这种串行的设计流程存在着诸多局限性，容易导致设计方案的局部最优而非全局最优，同时也增加了设计周期和成本。
多学科优化设计则是一种将多个学科有机整合，同时进行优化的设计方法。
它的核心思想是在设计的早期阶段就充分考虑各个学科之间的相互影响和耦合关系，从而实现系统整体性能的最优。
在航空航天系统中，空气动力学是一个关键学科。
飞机或航天器的外形设计直接影响着其飞行性能，如升力、阻力、稳定性等。
通过多学科优化设计，可以将空气动力学与结构力学相结合。
在优化外形以减少阻力的同时，确保结构能够承受飞行过程中的各种载荷，避免出现强度不足或过度重量的问题。
结构力学对于航空航天系统的安全性和可靠性至关重要。
在多学科优化中，不仅要考虑结构的强度和刚度，还要考虑其振动特性、疲劳寿命等因素。
同时，要与其他学科协同，以在满足性能要求的前提下，尽量减轻结构重量，提高燃油效率或增加有效载荷。
推进系统也是航空航天系统中的重要组成部分。
对于飞机来说，发动机的性能直接影响着飞行速度、航程和燃油消耗；对于航天器，推进系统的效率则决定了其轨道转移能力和任务执行的可行性。
在多学科优化中，需要将推进系统与其他学科进行综合考虑，例如优化飞行器的外形以减少进气阻力，提高发动机的进气效率，或者根据飞行任务和轨道需求来选择合适的推进技术和燃料。
控制工程在航空航天系统中起着至关重要的作用。
基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现一、本文概述随着现代工程技术的快速发展，产品设计的复杂性日益增加，涉及多个学科领域的知识和技术。
这种复杂性要求设计师在设计过程中必须考虑多种因素，如性能、成本、可靠性、可制造性等，从而实现整体最优设计。
然而，传统的设计优化方法往往只能针对单一学科进行优化，难以处理多学科之间的耦合和冲突。
因此，开发一种基于多学科设计优化（MDO）的平台，对于提高产品设计的质量和效率具有重要意义。
本文旨在研究并实现一种基于iSIGHT的多学科设计优化平台。
iSIGHT作为一种先进的优化算法平台，具有强大的优化求解能力和丰富的优化算法库，为多学科设计优化提供了有力支持。
本文将首先介绍多学科设计优化的基本原理和方法，然后详细阐述基于iSIGHT 的多学科设计优化平台的架构、功能和技术实现，并通过具体案例验证平台的可行性和有效性。
通过本文的研究和实现，旨在为设计师提供一个高效、可靠的多学科设计优化工具，帮助他们在设计过程中综合考虑多个学科因素，实现整体最优设计。
本文也希望为相关领域的研究者和技术人员提供一些有益的参考和启示，推动多学科设计优化技术的发展和应用。
二、多学科设计优化概述随着现代工程技术的不断发展和复杂性的增加，传统的单学科设计优化方法已经无法满足许多复杂系统的设计要求。
因此，多学科设计优化（MDO，Multidisciplinary Design Optimization）应运而生，它通过将不同学科的知识、方法和工具集成在一起，实现复杂系统整体性能的最优化。
MDO旨在解决在产品设计过程中出现的跨学科耦合问题，以提高产品的设计质量和效率。
MDO的核心思想是在产品设计阶段就考虑不同学科之间的相互影响和约束，通过协同优化各个学科的设计参数，实现整个系统的全局最优。
这种方法能够有效地减少设计迭代次数，缩短产品开发周期，并降低成本。
同时，MDO还能够提高产品的综合性能，使其在满足各项性能指标要求的同时，达到最优的整体效果。
第44卷 第8期 包 装 工 程2023年4月 PACKAGING ENGINEERING37收稿日期：2022–11–13作者简介：张强（1997—），男，博士生，主要研究方向为基于模型的系统工程（MBSE ）、数字主线。
通信作者：刘继红（1966—），男，博士，教授，主要研究方向为复杂产品数字化设计与制造、知识工程与知识管理、智基于SysML 的多学科设计建模与优化张强，刘继红（北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191）摘要：目的 基于系统建模语言SysML ，分析多学科设计建模与优化过程，在理解多学科设计与优化数学模型的基础上，构建系统设计优化模型。
方法 通过分析多学科设计优化的数学模型，利用SysML 语言对多学科优化对象模型进行元模型表征，将生成的SysML 模型进行模型转化，转换成XML 格式以便优化求解器进行求解。
结论 提出了一种用于多学科设计建模与优化的SysML 扩展优化建模方法。
通过SysML 系统建模语言的扩展版型，添加多学科优化相关的优化目标、优化约束、优化变量等优化元素的模型内容。
提出了SysML 优化信息的提取方法，以XML 为中间格式，将提取的优化模型与优化求解器进行集成。
通过系统设计与系统优化的集成求解为产品系统架构设计人员提供有效的决策支撑。
关键词：基于模型的系统工程（MBSE ）；SysML ；多学科设计优化；优化模型构建 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)08-0037-11 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.08.004Modeling and Optimization of Multidisciplinary Design Based on SysMLZHANG Qiang , LIU Ji-hong(School of Mechanical Engineering & Automation-BUAA, Beijing 100191, China)ABSTRACT: The work aims to analyze the modeling and optimization process of multidisciplinary design based on sys-tem modeling language SysML, and build a design and optimization model of system based on the understanding the ma-thematical model of multidisciplinary design and optimization. By analyzing the mathematical model of multi-disciplinary design and optimization, the meta-model of multi-disciplinary optimization object model was characterized by SysML language, and the generated SysML model was transformed into XML format to be solved by the optimized solver. A SysML-extended optimization modeling method for multidisciplinary design modeling and optimization is put forward. Through the extended version of SysML system modeling language, model contents about optimization elements such as optimization objectives, optimization constraints and optimization variables related to multidisciplinary optimization are added. An extraction method of SysML optimization information is proposed. With XML as the intermediate format, the extracted optimization model is integrated with the optimization solver. The integrated solution of system design and system optimization provides effective decision support for product system architecture designers.KEY WORDS: model-based systems engineering (MBSE); SysML; multidisciplinary design and optimization; optimiza-tion model building随着科技水平的不断进步和经济的发展需求，工程系统的复杂性不断增大。
