本文选题立足于太阳能无人机的发展现状与发展趋势,针对太阳能无人机机翼气动、结构以及太阳能学科进行建模,由于传统串行机翼设计没有考虑各学科之间的关系,为了改善这种缺陷,本文展开了对太阳能无人机机翼气动、结构和能量的多目标优化设计研究。主要内容如下:(1)通过对国内外太阳能无人机历史与现状的调查研究,了解了其发展趋势与关键技术,目的是为之后的论述打下基础。(2)运用二维翼型参数化方法来拟合翼型,使其实现参数化,并运用UG软件对三维机翼进行二次开发,实现了三维机翼的参数化建模与更新的自动化,方便论文后续的工作。(3)介绍了常用的气动分析方法,采用计算流体力学(CFD)的方法对太阳能无人机机翼建立了高精度的气动学科分析模型。(4)建立了太阳光照模型和太阳能电池组件模型,对太阳能无人机机翼进行发电功率的估算,并对不同工况下太阳能无人机发电功率进行了分析。(5)对太阳能无人机机翼气动结构耦合问题进行分析。建立计算流体力学(CFD)分析模型与有限元分析模型(FEA)对机翼气动结构进行耦合分析,以翼尖位移的迭代误差为判断耦合收敛的标准,最终得到弹性平衡状态下的机翼真实载荷和真实变形。(6)通过使用代理模型技术构造与原分析模型结构相近的近似数学模型用于优化设计,本文采用Kriging模型与物理规划法把多目标问题转换为单目标问题,进而完成对太阳能无人机机翼气动、结构和能量多目标优化设计,使无人机的性能得到提升。