基于遗传算法的复合材料平尾优化设计方法研究

徐合良，黄钦儿

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

随着材料技术的进步和直升机性能需求的不断提高，先进复合材料在直升机上的应用和需求越来越大，先进复合材料具有低密度、高比强度、高比模量以及可设计性等诸多优点，已成为航空航天各类飞行器的主要结构材料。在国外，主要的军、民用直升机，如PAH-2、RAH-66和NH-90等，均大量采用了先进复合材料[1]。

近年来，国内外对直升机复合材料的各个部件研究较多。刘诗璋[2]对直升机复合材料平尾进行了全面的力学分析，得出了平尾的应力应变分布。杨建灵等[3]对复材旋翼铺层设计提出了优化方案，提高了复合材料建模的效率。邹达懿[4]等对客机复材平尾采用有限元方法分析了膜单元与壳单元的区别，并初步验证了复合材料蒙皮的优越性和可行性。门坤发等[5]采用有限元方法分析得出了直升机平尾的详细尺寸。V. B. Gantovnik等[6]研究了改善的遗传算法，优化复合材料层合结构，提高优化效率。

直升机平尾是保证纵向静稳定性的关键部件。针对复合材料平尾优化设计的变量多、计算优化过程复杂与结果准确性低等问题，本文采用将有限元软件PATRAN/NASTRAN在优化平台软件ISIGHT[7]的基础上与遗传算法[8]相结合，再通过C++编程实现设计变量输入与计算结果输出自动读写的方法对复合材料平尾进行优化设计。

1 模型及参数

参考目前国内陆海空三军大量服役的某型直升机的总体尺寸数据，确定了平尾结构形式和尺寸。……