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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119358151B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411965113.5，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法是由詹浩;米百刚;张艺山设计研发完成，并于2024-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法，首先确定联结翼布局多学科优化的设计目标、设计工况和设计变量；然后设计变量分为全局设计变量、局部设计变量；再以高升阻比、低结构质量、低电磁遮挡率为系统级设计目标，以全局设计变量为设计变量，将局部设计变量固定，进行系统级优化；之后分别以高升阻比、低结构质量、低电磁遮挡率为子系统级设计目标，以相应学科的局部设计变量为设计变量，将全局设计变量及其它学科局部设计变量固定，进行各学科子系统级优化；最后判断是否达到收敛条件，若未到达，则继续系统级优化及子系统级优化，直至收敛。本发明实现了一体化联结翼布局气动结构电磁多学科耦合优化设计。

本发明授权面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法在权利要求书中公布了：1.面向一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1：建立一体化联结翼布局飞机的初始构型，对所述构型进行参数化；确定一体化联结翼布局飞机多学科优化的设计目标、设计工况和设计变量，以及各个设计变量的设计空间范围； 所述设计目标包括高升阻比、低结构质量和低电磁遮挡率；所述设计变量包括气动学科设计变量、结构学科设计变量、电磁学科设计变量； 步骤2：将步骤1确定的设计变量分为全局设计变量和局部设计变量； 步骤3：进行系统级优化； 以高升阻比、低结构质量、低电磁遮挡率为系统级设计目标，以全局设计变量为系统级优化设计变量，将局部设计变量固定为常量；采用CFD方法进行气动目标分析，采用基于工程梁理论的等效梁方法进行结构目标分析，采用改进的电磁遮挡快速评估方法进行电磁目标分析；利用遗传算法进行寻优，获得全局最优设计结果； 步骤4：分别进行子系统级优化，包括气动学科优化、结构学科优化、电磁学科优化； 气动学科优化以高升阻比作为气动学科优化设计目标，以气动学科设计变量中的局部设计变量为设计变量，将步骤3得到的优化后的全局设计变量、结构学科设计变量中的局部设计变量及电磁学科设计变量中的局部设计变量固定为常量；采用CFD方法进行气动目标分析，利用遗传算法进行寻优，获得气动学科局部最优设计结果； 结构学科优化以低结构质量作为结构学科优化设计目标，以结构学科设计变量中的局部设计变量为设计变量，将步骤3得到的优化后的全局设计变量、经过气动学科优化后的气动学科设计变量中的局部设计变量及电磁学科设计变量中的局部设计变量固定为常量；结合气动学科优化过程中采用CFD方法进行气动目标分析得到的气动载荷，采用基于工程梁理论的等效梁方法进行结构目标分析，利用遗传算法进行寻优，获得结构学科局部最优设计结果； 电磁学科优化以低电磁遮挡率作为电磁学科设计目标，以电磁学科设计变量中的局部设计变量为设计变量，将步骤3得到的优化后的全局设计变量、经过气动学科优化后的气动学科设计变量中的局部设计变量，以及经过结构学科优化后的结构学科设计变量中的局部设计变量固定为常量；采用改进的电磁遮挡快速评估方法进行电磁目标分析，利用遗传算法进行寻优，获得电磁学科局部最优设计结果； 所述采用改进的电磁遮挡快速评估方法进行电磁目标分析，具体包括如下步骤： 步骤a2：在有限元软件中，针对待计算的带天线阵列布局方案的一体化联结翼飞机，忽略贴片天线的厚度，将飞机表面划分为贴片天线区域和其它区域，按区域生成三角形网格单元，并对机翼前后缘进行网格加密，存储网格单元的顶点坐标； 步骤b2：将步骤a2中的一体化联结翼飞机导入电磁分析软件，在电磁分析软件中，将场源设定在地面上，在一体化联结翼飞机上设置接收端；按照场源到接收端的方向生成一道平面波作为入射波；所述入射波由若干携带设定电场的射线组成，射线条数与步骤a2中的网格单元数相等；进行射线与网格单元相交判断，若射线与网格单元相交，则判定该射线射向亮区； 步骤c2：对射向亮区的射线进行场强追踪，采用改进的弹跳射线法计算一体化联结翼飞机上每个贴片天线的场强分布；具体包括如下子步骤： 步骤c2.1：针对射向亮区的射线，假设射线在均匀媒质中沿直线传播，通过下式计算获得射线直线传播至相交点处的电场强度： 其中，为场源处的网格单元微分，为相交点处的网格单元微分；复数表达式用于描述平面电磁波在空间中的传播特性，是虚数单位，是波数，是相交点到场源的距离，是射线的波长；为场源电场强度； 步骤c2.2：判断射线与一体化联结翼飞机模型的相交类型，所述相交类型包括相交在平面内、相交在边缘；若射线与网格单元相交在平面内，利用几何光学法模拟射线反射，计算获得反射后的射线方向矢量及反射后的射线电场强度；若相交在边缘，利用改进的一致性绕射理论模拟射线绕射，计算获得绕射后的射线方向矢量及绕射后的射线电场强度，具体过程为： 首先求解绕射后的射线方向矢量： 获得边缘网格单元及与其相邻的网格单元的顶点坐标，根据边缘网格单元顶点坐标获得边缘网格单元的法向量；根据边缘网格单元及与其相邻的网格单元的共同边，获得边缘向量； 设射线的入射方向矢量为，入射方向矢量和法向量的夹角为入射角；射线的入射方向矢量与边缘向量的夹角记为；将绕射现象视为入射射线绕着边缘向量偏转一个角度，设绕射后的射线方向矢量为，绕射后的射线方向矢量与法向量的夹角为绕射角； 根据射线的入射方向矢量和法向量计算入射角： 根据公式 计算偏转角，其中为绕射系数； 假设，为边缘向量的三轴分量；通过如下表达式计算获得绕边缘向量旋转的转换矩阵： 将分解为平行于的矢量和垂直于的矢量，具体表达式为： 则绕射后的射线方向矢量为： 然后求解绕射后的射线电场强度： 根据射线的入射方向矢量和边缘向量计算： 根据射线的绕射方向矢量和法向量计算绕射角： 通过下式计算获得绕射后的射线电场强度： 式中，是射线直线传播至相交点处的电场强度，此时相交点即为绕射点，为绕射系数张量，为散焦距离，是观测点到绕射点的距离； 通过下式计算绕射系数张量： 上述表达式中的函数、、及中间变量解释如下： 当: 当: 步骤c2.3：追踪反射以及绕射后的每一条射线，进行射线与网格单元相交判断，若射线与网格单元相交，则该射线射向亮区； 步骤c2.4：重复步骤c2.1至步骤c2.3，直至追踪的射线携带的电场小于设定值或者射向暗区为止； 步骤c2.5：对于一体化联结翼飞机贴片天线区域内的每个贴片天线，通过以下过程得到该贴片天线的场强分布： 对于该贴片天线对应的各个网格单元，计算直射、反射和绕射在各个网格单元上的射线携带的电场和，得到该贴片天线上每个网格单元的总电场： 为该贴片天线内第个网格单元的总电场，从而得到该贴片天线的场强分布；遍历每个贴片天线，得到一体化联结翼飞机上每个贴片天线区域的场强分布； 步骤d2：基于所有贴片天线区域的场强分布和场源电场强度，计算得到一体化联结翼飞机的电磁遮挡率； 步骤5：判断是否达到收敛结束条件，如果没有达到，则返回步骤3继续系统级优化及子系统级优化，直至达到收敛结束条件，结束优化，获得一体化联结翼布局的多学科耦合优化设计结果。

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