尚永锋，冯天杰，付为刚

（中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉 618307）

1 引言

轮盘是压气机完成功能转换的重要零件，在工作时承受着极大的负荷。轮盘转速通常都达到每分钟数千转到数万转。轮盘除了固定叶片和承受自身的离心力外，还要承受叶片巨大的离心载荷。因为叶片和轮盘产生的离心载荷很大，所以轮盘需要设计较大的盘心承载，导致轮盘质量增加，同时轮盘的体积也会随之增大[1]。不仅使发动机气动外形设计难度增加，更甚者轮盘发生破坏，产生的高能碎块损坏机匣，影响飞行安全[2-5]。因此随着优化技术的发展，通过数值与仿真分析对发动机盘体寻求一种简洁、高效的优化方式来满足轮盘轻质化设计的需求也更具有研究意义和价值[6]。

对于轮盘结构优化设计的研究，大部分文献都是以有限元分析为基础，或开发独立的优化计算模块，或借助现有的软件优化平台。常见优化设计所涉及的优化算法包括了传统的SUMT法、拉格朗日乘子法等，以及Kriging方法、遗传算法等现代智能算法。文献[7-8]使用ANSYS软件对发动机高负荷涡轮盘进行了结构优化设计，将单幅板结构改为双幅板结构来实现轮盘的减重。文献[9]选取轮盘的结构尺寸作为优化变量，建立了轮盘结构优化模型，通过整体结构优化提高轮盘设计的材料利用率，可将轮盘质量减轻10%。文献[10]采用Isight优化平台，将轮盘质量设定为目标函数，以最大周向应力和低循环疲劳寿命为约束，对轮盘结构进行优化，并通过对轮盘参数的研究，分析了各参数与目标变量之间的关系。……