隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與數(shù)值分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日新月異。從20 世紀(jì)五六十年代開始，面向飛行器結(jié)構(gòu)特征、研制過程和設(shè)計(jì)理念，先后發(fā)展出了尺寸參數(shù)優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化多種結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模式。其中，形狀優(yōu)化是一類通過設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾何外形（如結(jié)構(gòu)輪廓、開口、孔洞、倒圓等）來改善結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的重要技術(shù)手段。

形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)由于其設(shè)計(jì)參數(shù)的特殊性，不可避免地涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)配件幾何模型和力學(xué)模型的更新，相比其他優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，形狀優(yōu)化不僅對(duì)零部件的CAD 幾何參數(shù)化建模和有限元參數(shù)化建模提出了更高的要求，也使優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的靈敏度分析和模型迭代重構(gòu)更加困難。這也導(dǎo)致在飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，形狀優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上落后于尺寸參數(shù)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)。

21 世紀(jì)以來，我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的長足發(fā)展對(duì)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能提出了越來越高的要求，超輕質(zhì)、高強(qiáng)韌成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則[3-4]。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)配件結(jié)構(gòu)特征中存在大量復(fù)雜曲面輪廓與開孔形式，如圖1 所示，涉及到結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)和熱性能的耦合，河北發(fā)動(dòng)機(jī)配件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間相對(duì)較小，與飛機(jī)、火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，更加適合采用形狀優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。