《表5 不同优化设计方法优化结果对比》

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《基于耦合伴随方法的串/并行气动结构优化设计对比》

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图15展示了不同优化构型的展向挠度变形（η为挠度）。三个优化结果均在翼稍获得了最大的挠度变形，Opt A翼稍挠度变形最小，后续Opt B增加了0.359m结构变形，Opt C呈现最大的翼稍挠度变形（在Opt B基础上变形增加0.602m），表明优化之后的结构刚度不断降低，侧面印证了图16中结构质量的变化。Opt A结构厚度最大（图16 （a）） ，挠度变形最小（图15），结构应力冗余最大（图17 （a）） 。经过后续的结构优化之后（Opt B），大部分结构单元厚度被降低，但是为了抵抗外翼的压力载荷和弯矩，在中翼段对结构进行了明显的加强（图16 （b）） ，与Opt A相比应力冗余大幅减小（图17 （b）） ，但仍然满足275MPa屈服应力约束。Opt C通过气动和结构设计变量对气动和结构性能进行权衡，从而获得了对结构更有利的载荷分布，其结构厚度分布最薄（图16 （c）） ，应力冗余最小（图17 （c）） ，综合性能（航程）最佳。从以上的对比分析中可以看出，串行气动优化设计可以获得最优的气动性能和诱导阻力最小的载荷分布。其后的结构优化可以在最优气动外形下，进行充分的结构减重优化。由于前期气动优化过程中（Opt A）没有考虑载荷分布对结构质量带来的惩罚效应，导致后续的结构优化只能在相应的载荷分布特征下进行结构厚度分布优化，一定程度上限制了结构优化的效果。Opt C通过外形设计变量和结构厚度分布，可以在优化过程中对气动和结构的耦合进行权衡，综合气动和结构特性，获得航程最大的设计结果。