● 摘要
多学科设计优化是当前国际上飞行器设计方法研究中最新颖、最活跃的领域。本课题从优化策略和优化算法出发，将遗传算法融入分布式并行多学科设计优化策略——协作优化中，建立基于遗传算法的协作优化方法，并在此基础上进行飞行器气动/结构一体化设计。本文的主要研究工作包括：1） 深入研究多学科设计优化的优化策略，阐述了协作优化方法的基本思想、结构框架、求解问题的数学描述、求解过程，以及协作优化的特点；2） 考虑本文遗传算法的应用环境，从编码方法、遗传算子、约束条件的处理、交叉/变异概率的动态选取、早熟的处理等角度对基本遗传算法进行改进，提高了遗传算法的求解效率和优化结果的可靠性；3） 将改进遗传算法应用于协作优化框架，并在协作优化框架中引入响应面技术、动态松弛技术、变量归一化处理技术，构建具有高效求解能力的基于遗传算法的协作优化方法，计算结果表明，其具有很强的求解能力；4） 根据飞行器设计技术发展的趋势，探讨了飞行器气动/结构一体化设计的基本要求，解决了基于遗传协作优化方法的飞行器气动/结构一体化设计中的建模方法、计算与分析方式、分析工具的选择等关键技术问题，建立了通用的机翼气动学科和结构学科分析模型，完成了机翼气动/结构一体化设计中基于遗传算法的协作优化框架的建立。最后以某大型运输机机翼气动/结构一体化设计为例，通过对其优化结果的分析，进一步证明了本文提出的理论是可行、可靠的。