杨燕初 王生 顾逸东 李英堂 苗景刚

（1中国科学院光电研究院，北京100094）（2中国科学院研究生院，北京100049）

1 引言

临近空间飞艇外形优化作为设计的关键，直接决定着飞艇的气动特性，进而影响系统的整体性能。因此，国内外相关机构都对此开展了有针对性的研究。1997年，德国斯图加特大学（University of Stuttgart）以阻力最小为目标函数，采用对艇体轴线划分不同区域的方法，构建艇体轮廓及相应的无粘流场［1］。2002年，日本筑波大学 （University of Tsukuba）采用一种特殊气动计算方法对较宽雷诺数取值范围内艇体阻力进行了研究，并利用遗传算法开展了优化［2］。2004年，印度理工学院孟买分校 （Indian Institute of Technology，Bombay）以GNVR作为基本外形，研究了利用多学科设计飞艇外形的方法，并尝试采用模拟退火算法进行优化［3］。国内也有上海交通大学、西北工业大学等开展了相关研究［4-6］。

本文所要研究的内容主要包括：根据实际应用的需要，研究临近空间飞艇外形的设计与优化方法，搭建流程框架，编制优化程序。在此基础上进一步开展优化后与艇体后续相关的联合仿真研究，具体包括膜片展开仿真、气动计算仿真两项内容。

2 优化算法及程序流程

2.1 研究方法

针对具体研究内容，本文拟采用的解决方法为：考虑将多学科概念引入到艇形优化设计中来，利用遗传算法对气动、结构、强度进行一体化优化设计。设计时采用并行设计方法，考虑不同学科间的耦合，分配其权重，从而获得更为有效的设计。最后在优化完成后，再进一步对艇囊进行膜片展开仿真和气动仿真。……