扩散模型驱动的超临界翼型多目标生成式设计

作     者：王景 柳位 谢海润 张淼 马涂亮 

作者机构：上海交通大学航空航天学院 上海飞机设计研究院 中国科学院卫星数字化技术重点实验室中国科学院微小卫星创新研究院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(U23A2069) 上海市自然科学基金(24ZR1436800) 

主　　题：多目标设计 生成式设计 扩散模型 变分自编码器 超临界翼型 

摘      要：在飞机气动设计的工程实践中，通常由总体专业提出设计指标，气动设计部门通过多次迭代优化和大量数值模拟计算，逐步实现设计目标，这一过程通常耗费巨大资源。生成式模型展现出直接生成符合预定目标设计方案的潜力，能够显著减少传统设计中的迭代过程。本文提出了一种基于扩散模型的多目标生成式翼型设计方法，通过将抖振升力系数、巡航阻力系数及厚度等多个性能指标作为条件，生成能够同时满足这些指标的翼型设计方案。采用条件扩散模型来逐步生成设计空间中的有效翼型，避免了传统优化方法中复杂的迭代计算。通过与条件变分自编码器方法的对比实验，展示了扩散模型在生成多样性和条件符合度等方面的优势。结果表明，扩散模型不仅能够生成符合性能要求的翼型，还具备更强的多样性和设计空间探索能力，为未来的翼型设计提供了一种高效的新途径。