客机机翼气动-结构多目标优化设计方法：实例与应用

本文主要探讨了客机机翼的气动与结构多学科优化设计方法，针对现代航空工程中的关键问题——如何在确保飞行性能的同时降低结构重量，提出了一种创新的设计策略。首先，研究者针对客机机翼的特点，建立了一个高度参数化的机翼外形和结构模型，利用CATIA（计算机辅助设计系统）的二次开发技术和PCL（Procedural Content Language）编程，实现了气动分析模型和结构有限元模型的自动化生成。这种方法简化了设计过程，并提高了效率。 接着，论文深入分析了气动特性与结构响应之间的紧密耦合关系，着重研究了如何通过自动化手段将气动载荷精确地加载到结构模型上，这在实际设计过程中至关重要，因为它直接影响到飞行性能和结构的稳定性。这种耦合关系的处理是优化设计的核心环节，它确保了设计决策的准确性和一致性。 为了寻求最佳的解决方案，作者采用了基于代理模型的二级优化方法。这种方法将设计问题分解为两个层次：一级优化关注整体性能指标（如升阻比），二级优化则针对这些指标对结构参数进行细化调整，同时兼顾结构重量。这种多目标优化策略允许设计人员在满足性能要求的同时找到一个权衡结构重量和气动性能的最优解集。 最后，所有的优化过程都在iSIGHT软件环境下完成，这是一种专门用于多学科优化的工具，它能够有效地整合气动、结构分析的结果，为设计人员提供一个可视化的决策平台。通过实例计算，研究者证明了所提出的优化方法确实能够产生关于升阻比和结构重量的最优设计，这对于飞机的整体性能和经济性有着显著的提升作用。 总结来说，本文的研究成果为飞机设计师提供了实用的工具和技术，帮助他们更高效地进行客机机翼的气动与结构多学科优化，从而在航空工业中推动了设计效率和性能的双重提升。这对于提高飞机的整体竞争力以及降低航空运营成本具有重要意义。