艾 森，常 亮，罗利龙，王立凯

(中国飞机强度研究所 计算结构技术与仿真中心，陕西 西安 710065)

1 引 言

由于复合材料具有比强度和比模量高、良好的可设计性、成型工艺好、耐腐蚀、耐热性好等优点，使其在无人机结构中所占的比例越来越大，如美国的全球鹰无人机、X-45无人战斗机等，复合材料的用量占比达到总重量的65%，甚至是90%以上[1,2]。在无人机结构设计中，一般通过选择复合材料层合板的厚度、角度及铺层顺序，来获得理想的方向刚度，并提供最佳的设计方案。但在实际应用中，复合材料的选材设计面临着诸多问题和挑战。比如，对于复合材料层合板的参数，除常规的几何尺寸外，还包括铺层比例、铺层角度、铺层顺序[3]，这些参数的设计将使得整个设计空间表现为组合爆炸的现象，尤其针对铺层顺序问题，更是给问题的求解带来难以预估的计算代价。

为了解决复合材料层合板设计过程中的组合爆炸问题，很多学者都采用基于演化类的智能优化算法，来获得满足性能指标的优化结果。例如，Shrivastava等利用经典的遗传算法对一个运输飞机复合材料机翼盒段进行了设计，达到减重29%的效果[4]。Bach等采用序列基因算法(permutation GA)实现了机翼结构的优化[5]。Dutra等引入多个准则，并结合数据库，对复合材料平板结构进行了优化选材[6]。郑国文等基于改进双种群遗传算法对复合材料层合板的铺层顺序进行了优化，优化效率显著提升[7]。林壮壮综合考虑了复合材料的设计原则及制造工艺，并基于多岛遗传算法，对复合材料层合板的厚度和角度开展了优化设计，减重效果明显[2]。……