平流层飞艇结构数值仿真分析优化与适航技术研究

摘要

平流层飞艇是一类新型临近空间飞行器，具有驻空时长久、探测范围广、隐身能力强等优势，在民用领域具有良好应用前景，但随着平流层飞艇的发展，飞艇的安全问题也愈发不容忽视。开展保障平流层飞艇运行安全的相关适航技术研究，具有重要的研究意义和应用价值。
　　本文首先梳理分析了目前国内外已发布的有关飞艇适航的文献资料以及飞艇类航空器适航要求的发展变化与现状。详细分析和研究了国内现有飞艇适航要求所依据的FAA飞艇型号合格审定咨询通告等适航要求中关于性能、结构、动力方面的相关要求，得出了源自适航要求的飞艇囊体结构分析所需的约束条件。
　　其次，本文研究分析了平流层飞艇囊体的结构特点以及适用于飞艇结构分析的非线性数值分析方法，建立了低阻外型的囊体结构在自重、加载吊舱等不同工况下的数值分析模型，分析了不同囊压下囊体结构的受力情况，验证了结构分析方法的可行性，为飞艇囊体结构的适航验证提供了可参考分析方法。
　　最后本文运用多目标优化与多属性决策相结合方法，对平流层飞艇结构进行了多目标优化。建立了平流层飞艇多目标优化模型，实现了优化模型参数化建模，采用多目标进化算法NSGA-II得到Pareto最优解集，构成多属性决策矩阵，采用模糊熵权TOPSIS（M-TOPSIS）法对Pareto非劣解进行排序，获得最佳设计方案，验证了NSGA-II平流层飞艇多目标优化中的有效性。为基于适航要求的平流层飞艇囊体结构设计的适航符合性提供了验证手段。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 平流层飞艇

1. 3 飞艇适航性研究国内外现状

1. 4 论文结构编排

第二章 飞艇适航要求研究

2. 1 适航标准与航空器设计

2. 2 飞艇适航性条例研究

2. 3 本章小结

第三章 平流层飞艇囊体结构分析

3. 1 膜结构非线性数值分析理论

3. 2 非线性数值求解技术

3. 3 飞艇囊体结构数值模拟

3. 4 囊体数值计算结果分析

3. 5 本章小结

第四章 平流层飞艇结构多目标优化

4. 1 飞艇多目标优化国内外现状

4. 2 飞艇模型建立

4. 3 多目标优化计算

4.4 MATLAB结合ANSYS优化

4. 5 平流层飞艇有限元模型

4. 6 优化参数设置

4. 7 优化结果及分析

4. 8 优化结果决策

4. 9 本章小结

第五章 总结与展望

5. 1 工作总结

5. 2 展望

参考文献

致谢

在学校期间的研究成果及发表的学术论文