Page 214 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 翟政博，等： 大载重吊落式缓冲气囊设计及多目标优化 第 11 期

5 结 论

(1) 本文根据热力学第一定律和能量守恒定律设计了缓冲气囊的几何尺寸、初始压力和排气孔面
积，通过 CVM 建立了无人平台及缓冲气囊有限元模型，分析了着陆缓冲过程中无人平台的冲击动力学
特性及气囊缓冲性能，分析表明，所设计的缓冲气囊能有效缓冲冲击，保障平台安全降落。
(2) 通过单参数分析，揭示了关键设计参数：排气孔尺寸、排气临界压力和气囊底面积对缓冲性能存
在内部优化矛盾，即降低最大过载值与提升比吸能难以同时兼顾。因此，本研究以最小化最大过载值和
最大化比吸能为优化目标，采用三层神经网络构建目标函数代理模型并验证其精度，验证结果显示，两
代理模型 R 均高于 0.9 的行业基准，验证了代理模型的可靠性。
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(3) 通过将神经网络代理模型和遗传算法相结合，构建缓冲气囊多目标优化模型，获得了最大过载
值和比吸能的 Pareto 最优解集。基于比吸能不低于 1 527 J/kg 的约束条件，选取排气孔面积 3 952 mm 、
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临界压力 158 kPa、底面积 1.08 m 的优化参数组合。验证结果表明：最大过载值和比吸能的代理模型预
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测误差分别为 5% 和 8%，优化后的最大过载值为 14.5g，较优化前降低了 13.6%，比吸能维持稳定，表明优
化后缓冲气囊可保障单次缓冲过程的稳定着陆。
(4) 通过试验验证，测得最大过载值为 15.2g，与优化仿真值相差 4.8%，验证了有限元模型和优化结
果的准确性。优化后的气囊系统有助于无人平台实现平稳着陆，确保缓冲过程稳定，且维持良好的结构
完整性。
本研究提升了无人平台的着陆安全性与稳定性，并通过参数优化与系统验证试验，为各类空投装备
的缓冲系统设计提供了技术参考与理论支撑。未来研究可进一步引入更多变量与复杂工况，以增强系
统在真实战场环境下的适应性与鲁棒性。

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