题目：大展弦比复合材料机翼结构研究与优化

        高空长航时无人机在 20km 以上平流层飞行，大展弦比复合材料机翼具有升力系数大、诱导阻力低等优势；同时，合理设计其复合材料铺层可以有效减轻大展弦比机翼结构的质量，获取理想的结构刚度和频率特性，进一步提高飞行性能。现代高空长航时无人机和太阳能无人机均采用复合材料结构和大展弦比构型。 但随着展弦比的增大， 机翼具有更大的柔性， 气动力与弹性结构间流固耦合现象更为突出，传统机翼分析方法难以满足机翼设计要求；复合材料结构设计变量众多， 用传统的数学规划方法求解比较困难。

因此， 研究针对大展弦比复合材料机翼特点的分析设计方法， 并建立高效的复合材料结构优化方法， 对大展弦比复合材料机翼的质量、刚度、稳定性设计与优化具有重要意义。

        本文主要包括以下研究内容：

        分析典型大展弦比太阳能无人机翼结构特点， 建立了大展弦比复合材料机翼有限元模型， 研究了结构几何非线性对于大展弦比结构分析设计的影响。 建立了结构/气动耦合分析方法，实现了结合计算结构动力学（CSD）和计算流体力学方法（CFD）的大展弦比机翼弱耦合分析计算， 讨论了大展弦比机翼传统加载方法和耦合分析方法优势和劣势，并最终建立了适用于大展弦比复合材料机翼优化计算的分析方法。

        基于遗传算法编写了复合材料铺层优化程序， 针对大展弦比机翼沿展向受力分布差异较大的特点， 改进了复合材料铺层基因编码方法和基于固定权重方法的适应度评价函数，实现了复合材料铺层的分区域遗传优化。 结合复合材料层合板算例讨论了遗传算子对于铺层优化结果的影响。 最终利用该程序实现了大展弦比复合材料机翼优化设计， 提高机翼弯曲刚度和扭转刚度，减轻机翼的质量。