北理作业之计算机与航天航空.docx

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北理作业之计算机与航天航空

北京理工大学

大一作业论文

题目：

计算机与航天航空

学生姓名：

指导老师：

学院：

宇航学院

专业班级：

2班

完成时间：

2017/10/5~2017/10/6

目录

摘要

引言----------------------------------------3

（一）飞行器总体优化设计理论与应用研究中的计算机科学与技术当中的图像处理

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（二）国内外优化软件发展简况----------------7

结语-----------------------------------------9

参考文献-------------------------------------9

致谢-----------------------------------------9

摘要：

作业要求是看看在我所学的航天航空专业领域中，航天人运用哪些计算机技术，解决了什么样的问题，用语言给大家描述一下他们所做的工作，以及你受到了何种启发。

所以我参考了《飞行器总体优化设计理论与应用研究》——陈小前的论文，从中受益到了一些专业的航天航空科学，其中就大量的运用了计算机科学与技术来解决问题。

比如要处理相关联数据时，如时间和经费，大小与寿命，我们就可以用计算机绘图功能，简洁直观的表示我们所要的关系，从宏观上就会发现新的问题，就会有新的收获。

或者要求一个最值，在中学阶段，我们所求的最值多半只是一次方程，求个x,y的最值，但在航天航空领域，像什么最少的质量，最少的时间，最少的体积，最快的速度等等问题举不胜举，所以就要用到专门的软件来帮助人们解决优化问题。

我从以下几个方面进行了一些总结。

1，飞行器总体优化设计理论与应用研中图像的运用。

2，国内外优化软件发展简况。

陈小前的研究论文非常专业，我从中受益匪浅。

关键词：

航天航空科学计算机科学与技术

Abstract:

therequirementsistoseewhatIlearnedintheaerospacefield,spacepeopleusewhatkindofcomputertechnology,solvedtheproblemofwhatkindofwordstodescribewhattheydowork,andwhatinspiredyoureceived.SoIconsultedtheoveralloptimizationdesigntheoryandapplicationresearchonaircraft-Chenbeforethesmallpaper,benefitfromitalotinsomeprofessionalaviationscience,includingalargenumberofappliedcomputerscienceandtechnologytosolvetheproblem.Suchastheassociateddatatobeprocessed,suchastimeandmoney,thesizeandthelife,wecanusecomputergraphics,conciseandstraightforwardsaid,wearetobewillfindnewproblemsfromthemacro,willhaveanewharvest.Oraskoneofthemostvalue,inhighschool,wecouldaskthevaluesaremostlyanequation,forx,yvaluemost,butinthefieldofaerospace,likewhattheleastquality,withtheleastlossoftime,theleastvolume,thefastestspeedandsoonquestions,asaresultyouusespecialsoftwaretohelppeoplesolvetheoptimizationproblem.Imadesomesummaryfromthefollowingseveralaspects.1,Overalloptimizationdesigntheoryandapplicationresearchoftheuseoftheimage.2,Theoptimizedsoftwaredevelopmentsituationathomeandabroad.Chenlittleresearchpaperbeforeveryprofessional,Ibenefitedfromitalot.

Keywords:

aerospacescienceandcomputerscienceandtechnology

引言

随着计算机科学的蓬勃发展，随着航天航空科学的日异月新，在中华名族的伟大复兴之际，两者的有机结合成为了必然，我们不仅要紧紧抓住时代的脉搏，从概念上深刻理解此中的深意，也要从一些小的方面，一些专业的知识领域，管窥蠡测，来看一看航天航空科学是如何与计算机科学与技术完美结合在一起的，看一看当航天航空领域遇到了问题时，计算机科学与技术是如何帮助航天航空科学解决问题的。

如此完美的统一所带来的启发不仅是在学业上，更是在人生上同样有着不可言表的巨大启迪，学科的交叉，知识的交融，这仿佛是醍醐灌顶，又像是道破了众生。

炳如日星，圣哲之危言，三辅诸儒莫不仰慕之。

。

（一）飞行器总体优化设计理论与应用研究中的计算机科学与技术当中的图像处理

飞行器设计不只是画一个新的飞行器，其迭代实际的过程可能跨越好几十年，所以如何从整体的角度看飞行器的好坏，需要一个很长的时间，在数据多，杂的情况下，用计算机绘制图表，直观简洁的表明它们之间的关系，就可以很好地解决这个问题。

（1）在对飞行器设计的思考当中。

作者的图1.1是波音公司对于现有导弹系统全寿命费用的一个统计结果，如此漫长的过程当中，如果仅仅是用笔和纸进行描绘的话，会非常麻烦，而且还容易错。

所以我们看见了作者用计算机设计了一个图表，它清晰明了，简洁直观的说明了费用与不同周期的关系，让人很容易的进行判断。

并发现，前期的1%竟然决定了后面的95%这是用计算机的另一个惊奇的发现。

（2）作者应用了计算机，在飞行器设计途径的分析中应用了图表，能够很明显的看出在飞行器设计途径中的一些问题，如随着各种决策的不断指出，飞行器的信息被不断提供，飞行器的“设计自由度”被不断减少，甚至到最后，设计自由度为0，这说明飞行器已经不存在改进的可能了。

（3）作者写道，美国等发达国家的科学家提出了一种新的飞行器设计方法，那就是MDO（多学科设计优化），其中就大量的运用了计算机科学与技术，如采用有效的设计优化策略和分布式计算机控制系统，来组织和管理整个系统的设计过程，充分考虑各学科之间的相互影响和耦合作用。

不仅可以实现各学科的模块化并设计来缩短设计周期，还可以通过系统的综合分析来进行方案的选择和评估来降低研制费用，已获得系统整体的最优解。

（二）国内外优化软件发展简况

在飞行器制作的整个过程中，不论是设计，研发，到最后的制作，都不可能一次成功，需要一次又一次的优化，而早期的优化，单凭人的手眼，是不够的，既耗费了大量的时间，还花费了许多资金，因为每做一次都要在实体上修改，出现了损害还得修，非常浪费，这就需要软件额帮忙了，于是就出现了各种优化软件。

作者写道：

优化方法软件是方法与实践之间的桥梁，所以优化方法软件的推广和应用就起着关键性的作用，但这些程序在早期是是没有单独存在的，往往是针对某一特定的问题单独定制的，所以一般质量不好，可靠性差，通用性差，给使用者带来了巨大的麻烦。

20世纪70年代，国外对优化软件非常重视，研制了一批优化软件程序，这些程序不仅质量高,稳定性好，服务功能完善，易于学习，可靠性也很强。

如美国的IMSL库，英国的NAG库。

同时也研制了一些优化方法工具箱，如美国NASA所采用的POST，该软件的直接打靶法非常优越，被用于NASA鄂几乎每一种飞行器的研制中，还有德国的BNDSCO，它的优越性在于算法的鲁棒性和并行性，包括欧空局的ASTOS和ALTOS,它们都是非常厉害厉害厉害的让人看不懂的厉害软件，但有些软件也不是那么的好用，如Matlab软件，它致命的缺点是执行速度慢。

我国对优化软件的需求也越来越大，所以科研人员在研究工作中注重了各种优化软件的搜索与整理，从而形成了OPTLIB。

它的优点在于能够提供正确的优化问题的数学模型。

并且可以完成两方面的准备工作，一是将自己的优化问题转化成PI的标准模式，二是编写必要的子程序。

同时OPTLIB也在不停地进一步完善当中。

从此我们可以看见在解决优化问题时（这种优化问题也不仅仅局限于航空航天专业）是非常需要一个好的优化软件的，这就对计算机科学与技术提出了很高的要求。

有一个好的计算机科学与技术，是一个好的码农，能够熟练运用一些高端的优化软件，对工作，对研究都是非常有好处的。

同时我们也可以看见，欧美等发达国家在优化软件发展是非常超前的。

结语：

随着社会经济的飞速发展，科技水平也得到极大提高。

航天航空科学与计算机科学与技术结合是大势所趋，计算机科学与技术极大的帮助了航天航空科学发展与进步，不论是在图像的处理方面，运算速度方面，软件的优化方面都给科研工作者提供了极大的便利，使他们的研究更加周密，有序。

同时对于我这种初学者来说，同时掌握航天航空科学与计算机科学与技术尤为重要，这不仅对我现在的学习，更对我将来的科研之路起着关键性的作用。

参考文献:

《飞行器总体优化设计理论与应用研究》——陈小前的论文

致谢：

在本论文的写作即将完成之际，笔者的心情无法平静，因为这是我写的第一篇论文，我花了整整一天的时间来写这片论文，不禁想起了身在中国各地奋斗终生的科研工作者，他们为了中国的发展孜孜不倦的学习，前进，创新，打破国外的技术封锁，这种伟大的奉献主义精神深深的震撼了我，特别是看他们的论文时，那种精益求精，精挑细磨，追求完美之后的著作简直就是让人三月不识肉味，在此，我真心的感谢无数科研工作者们，他们为中国的发展奠定了夯实的基础，为中国屹立于世界之林铺平了道路。

最后，感谢我的爸爸妈妈，感谢您们赐予我生命，感谢您们十八年来对我的养育之恩，更感谢您们不管多苦多难对我学习始终如一的理解与支持。

二零一七年十月