引言：对于航空研究领域而言，飞机结构的设计效果是影响飞机性能及飞行质量的重要因素，因此，要切实保障飞机的飞行安全，就应当提高对飞机结构设计的重视程度，不断优化飞机结构的综合设计效果。从飞机结构设计的角度来看，由于复合材料的强度较高，在同等面积下复合材料的重量能够比普通金属轻百分之三十，所以，将复合材料应用于飞机结构中能够有效降低飞机整机的自身重量，从而在减少飞行油耗的同时进一步提升飞机的性能，由此我们不难看出，深入研究基于复合材料的飞机结构综合设计对于我国航空事业的持续发展具有良好的促进作用。
一、复合材料及飞机结构的基本特征
1. 复合材料的基本特征
复合材料通常指的是利用某种特定的技术手段将两种及以上不同类型的材料复合到一起而获得的混合材料[1]。由于组成复合材料的各类材料其化学性质和物理性质都各不相同，所以，与传统意义上我们理解的单一材料相比，复合材料既能够将各类不同材料的优势特点集合于一体，又能够通过利用不同材料性能之间的互补性和关联性而达成应用效果更加全面的综合性能。当飞机在穿越大气层的飞行过程中通常需要承载很大的气体压力和高温，再加之大气中含有一定的水分、酸性物质以及碱性物质，容易对飞机结构造成侵蚀，从而对飞机的正常飞行造成严重影响，因此，在通常情况下应用于飞机结构中的复合材料必须能够具备相应的耐高温、抗压以及抗腐蚀性能，以便为飞机的飞行安全和飞行质量提供有力保障。虽然目前复合材料在航空领域的应用非常广泛，但是，复合材料的类型众多，不同类型的复合材料具有不一样的材料特性和适应性要求，故此，在实际应用过程中，还应当深入了解每一种复合材料的实际特点和飞机部件的制造需求，以便确保所选择的复合材料能够充分发挥出自身的优势作用和应用价值。
2. 飞机结构的基本特征
虽然目前大多数飞机的总体结构并不存在较大的差异，但是，由于不同类型的飞机其飞行性能和使用要求各有不同，所以，无论是机翼、机身还是尾端等结构的设计都会存在较大的区别[2]。例如，普通的民用、商用客机主要是作为人们出行的交通工具来使用，因此，这类飞机的主体通常由驾驶舱和客舱共同组成，而对于战斗机而言，它们的使用要求较为特殊，主要是用于完成既定的空中作战任务，所以，此类飞机就不用设置客舱，反而是仅由驾驶舱组成整个飞机主体。从飞机各个结构的作用来看，机身除了能够装载乘客、机组人员以及货物之外，飞机的其他各个结构也要经由机身连接到一起。机翼主要由副翼、襟翼和尾翼组成，它不仅能够为飞机提供在飞行过程中所需的升力，而且也可以在飞行过程中维持机身稳定，比如，副翼和襟翼能够操控飞机在飞行过程中转弯、翻滚，尾翼则可以控制飞机上升或者下降。
二、基于复合材料的飞机结构综合优化设计
1. 优化有限元程序
优化有限程序的编程方式有利于提升有限元软件功能的丰富度，确保有限元分析程序与飞机结构设计程序的实际需求相一致，从而为飞机结构的设计效果提供有力保障[3]。首先，相关设计人员应当深入了解飞机的飞行特性和设计要求，以设计对象的实际需求为基础，积极转变编程思想，充分利用有限元分析技术及其相关软件工具开发飞机结构综合优化设计系统，以便确保飞机结构综合优化设计的实际效果与飞机结构的使用要求相匹配。其次，在复合材料飞机结构综合优化系统的设计阶段，相关设计人员应当在确保有限元程序的设计效果与飞机结构的基本设计要求相符的基础上，利用改编编程语言的方式结合设计对象的实际特征和具体要求对原有的编程方式加以改进，以便确保有限元分析系统与飞机结构综合优化设计系统与设计对象的基础特征高度吻合。最后，设计人员还应当在整个设计过程中加大对于各个设计细节的管控力度，认真分析设计过程中可能存在的风险因素和缺陷问题，以保障飞机的基础性能良好为前提，以有限元程序得以安全、高效、稳定且全面运行为目标，不断提升飞机结构综合设计的技术水平。
2. 构建全新的飞机结构综合设计系统
由于以往的飞机结构综合设计系统采用的是传统算法，该种算法对于运行环境的适应性较低，一旦运行环境过于复杂就很容易对计算结果的全面性和精准度造成干扰，所以，传统算法显然无法满足复合材料飞机结构综合设计系统对于算法计算结果所提出的更高要求。而以概率搜索为基础的遗传算法则能够有效解决上述问题，遗传算法不仅具备了与传统算法相同的高效性与灵活性的优势特点，而且它还可以将特定的目标函数作为搜索目标，通过全面采集并处理系统运行数据的方式得出更加全面且精准的计算结果，在保证飞机结构综合设计系统运行效率的同时进一步提升系统整体的运行质量，从而在最大程度上保障复合材料飞机机构综合设计的实效性和有效性。因此，要保障复合材料飞机结构综合设计的优化成效，设计人员就应当在满足有限元基础性分析要求的条件下，以设计对象的实际需求和具体要求为特征，充分应用遗传算法，构建出全新的飞机结构综合设计系统。此外，为了进一步提升飞机结构综合设计系统的运行效果，尽可能的降低系统在分析过程中所产生的误差，设计人员还应当积极应用结构重新分析技术，低量化控制系统的分析次数，如此一来，不仅可以显著提高遗传算法的运行效率，而且也能够对飞机结构综合设计系统的技术水平起到极大的促进作用，从而为我国航空领域的上升发展注入全新的动力。
3. 提升复合材料层合板分析精度
提升复合材料层合板的分析精度有利于加强飞机结构的精力分析能力，确保设计效果与复合材料飞机结构的实际需求相一致。通常来讲，复合材料层合板分析技术主要应用于有限单元中的第三节点和第四节点，由于不同单元中所使用的复合材料各不相同，而不同的复合材料在性能方面往往会存在较大的差异，所以，在实际操作过程中，设计人员应当首先深入了解有限单元中复合材料的实际性能，然后以复合材料层合板单元一阶剪切变形理论为依据，严格按照科学铺层的顺序规定展开设计。这样不仅能够在最大程度上满足复合材料稳定性分析的具体要求，而且也可以进一步加强对于复合材料层合板分析结果精度的控制效果，从而促使复合材料层合板分析精度得以明显提升。
结束语：随着我国复合材料研发技术水平的不断提升，与复合材料生产相关的产业发展迅速，复合材料在航空器生产制造领域的应用范围也在持续扩大，为我国航空事业的现代化发展提供了坚实的技术支持。因此，要充分发挥出复合材料在飞机结构设计中的优势作用和应用价值，就应当加强对基于复合材料飞机结构综合设计的重视程度，以复合材料的应用要求及飞机结构的优化需求为基础，积极改进原有的设计程序，构建更加多元化的飞机结构综合系统，以便切实提升飞机结构的设计质量，为我国航空事业的建设与发展注入全新的活力。
参考文献：
[1] 孔凡路. 复合材料飞机结构优化设计[J]. 中国科技投资,2019(9):232.
[2] 周瑜,周宝. 飞机结构碳纤维复合材料变参数制孔技术研究[J]. 成都航空职业技术学院学报,2022,38(1):30-33.
[3] 陈晓军. 复合材料结构在民用飞机中的应用[J]. 中国航班 ,2021(26):170-172.
