● 摘要
飞行器设计是一门极其复杂而且庞大的工程。它涉及到气动、结构、推进、重量、控制等多个学科，每个学科间都存在着相互影响。多学科设计优化综合考虑各个学科之间的耦合关系，并保证工作仍然按照原有的学科组织进行并行的分析与设计。这样不但提高了设计质量，同时也降低了设计时间与成本。多学科设计优化框架是多学科设计优化研究中最核心的工作，而近似方法则是减少分析计算量与计算时间所必须采用的工具。本文着重从多学科设计优化框架与近似方法入手，将BP神经网络引入到多学科框架BLISS(Bi-Level Integrated System Synthesis)中，并将其应用在飞机总体参数设计优化当中，取得了满意的成果。本文的主要研究工作包括：1） 深入的研究了多学科设计优化框架BLISS方法；探讨了基本的BLISS方法的结构流程，数学基础，求解方法，及其存在的一些缺点。2） 对基本的BLISS方法进行改进；针对原有的BLISS方法可能出现的设计点在迭代过程不收敛的缺点，提出了变移动限制的BLISS方法，并通过一数学算例和某通用飞机的总体参数优化实例来验证了其有效性。3） 将BP神经网络引入到BLISS方法当中；利用试验设计方法来设计建立近似模型所需要的试验点，大大的减少了分析计算量和计算时间，同时保证近似模型的精度，建立了适用于实际工程的基于BP神经网络的BLISS方法；4） 将基于BP神经网络的BLISS方法应用于某大型飞机机翼的气动结构一体化设计当中；建立了精确的气动分析与结构分析模型，并根据研究对象的特点，建立了满足精度要求的BP神经网络近似模型，利用BLISS方法进行多学科设计优化，在满足所有气动要求与结构强度约束的情况下，使机翼重量减少了5.13%，结果是可靠并且令人满意的。最后对整个研究工作进行了总结，将研究过程当中取得的成果和经验以及应当注意的一些问题做了详细的阐述，为进行多学科设计优化研究的同仁们提供一些参考信息。