张 宇，王晓亮

(上海交通大学 航空航天学院，上海 200240)

平流层一般指海拔高度处于10～55 km的空间，由于平流层的垂直对流效应小，气流稳定，适合布置平流层飞行器完成诸如中继通信、监察和运输等任务，具有极大的军事及民用价值[1].平流层飞艇是一种能定点飞行、效费比高的平流层飞行器，其结构一般包括艇身、吊舱、尾翼和支撑骨架(如图1所示).对平流层飞艇而言，是否具备长航时是一项重要性能指标[2-3].平流层飞艇飞行过程中受到的阻力由动力系统平衡，阻力系数与动力消耗近似为正比关系，加之飞艇表面积巨大，驻留风阻很高，因此即便阻力系数略微减小，也能极大的减小动力系统的能量消耗，从而提高执行任务时间.通常，艇身阻力占到了全艇阻力的约2/3[4-5]，因此找到使艇身具有最小阻力系数的外形具有十分重要的意义[6-7].

图1 飞艇结构示意

目前，飞艇减阻一般采用优化方法进行. Lutz等[8]通过在艇身布置周向分布的点源/汇从而得到了压力场和速度场，并利用边界层模型得到了不同雷诺数下的最小阻力外形.Wang等[9]采用势流-边界层耦合方法和混合遗传算法对平流层飞艇艇身外形进行了优化. Geruti等[10]基于粒子群优化算法(PSO)提出了适用于考虑附加质量的非常规布局飞艇的优化框架. Kanikdale等[11]采用GNVR作为飞艇基础外形，提出了飞艇外形的多变量约束方法，并用模拟退火算法对外形进行了优化. Wang等[12]将气动、结构、能源和质量作为优化对象，通过综合目……