考虑结构重量的机翼平面形状优化方法

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1、第44卷第1期2014年1月航空计算技术Aem删ticalC伽putiI唱TechIliqueV01．44No．1J肌．2014考虑结构重量的机翼平面形状优化方法李宇飞，白俊强，王丹，巨龙(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：采用工程粱理论对机翼结构进行估算，并结合气动力估算公式、飞行性能估算公式，构建了机翼平面形状优化系统。相比使用经验关系式估算重量的传统方法。考虑了短舱、起落架、燃油、自重栽荷的影响，相对精确度较高。针对某宽体客机布局，展开考虑气动／结构重量的平面形状优化设计。采用若干几何特征对机翼平面形状进行参数化。通过气动

2、力与结构重量耦合求解的方法，将气动特性与结构重量转化为飞机起飞总重这个设计目标，并使用遗传算法进行寻优。算例结果较原始构型起飞总重减少约174kg，表明方法对飞机概念设计阶段快速确定机翼平面形状有一定的参考价值。关键词：机翼平面形状；气动；结构重量；遗传算法中图分类号：0224文献标识码：A文章编号：1671．654x(2014)01．0105．04optilniza60nMethodofWi嘴PI锄怖mCo璐ideringS№ralWreightUYu-fei，BAIJ吼-qi锄g，WANGD舳，JUkng(蹴oDZ旷A彻M以泌，Ⅳo砒犹s衙

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7、【lydetenIlinetlIeshape0f访ngpl锄e．Keywor凼：访ngpl釉shape；∞mdynaIIlic；stmctureweig}It；genetica190ritllm叩timization引言随着全球能源危机和环境危机形势的不断恶化。以及全球航空运输吞吐量的不断增长，提高飞机运行经济性

8、已经成为飞机设计者的重要任务之一。飞机概念设计阶段的主要任务是根据相关任务要求，快速确定飞机总体参数。而飞机初始总体参数的选择合适与否决定了飞机设计的周期长短。飞机初始总体参数的确定往往是根据经验，这存在很强的随机性，且往往不能找到最优解，这已远不能满足现代飞机设计的需求。优化设计方法的引入有效地解决了这一问题。而对于飞机这一复杂多学科耦合系统，单一学科的优化并不能满足设计者的需求，因而提出了多学科优化设计(MDO)这一概念。关于多学科优化的发展现状与在飞机设计中的应用，南京航空航天大学余雄庆和西北工业大学张科施等已作了详细叙述【l‘2]。飞机

9、机翼初始平面形状参数决定了所设计飞机的性能，传统的飞机设计方法往往只考虑其对气动特性的影响¨1，而忽略了其对结构的影响。国外MehdiHaji姐mal