本文针对某防空火箭炮超重的问题,以炮塔为研究对象,采用结构拓扑优化和多目标优化对炮塔进行轻量化设计。主要研究内容如下:（1）将拓扑优化技术引入到炮塔的概念设计阶段,由炮塔设计要求建立了满足炮塔体基本功能的初始概念模型。通过不同射角下的发射动力学分析,求解出各工况下燃气射流通过耳轴传递至炮塔的瞬态力曲线,为优化工作提供载荷数据支撑。建立炮塔体有限元模型,经不同射角四发齐射工况下载荷和边界条件的施加,建立拓扑优化数学模型,合理设置拓扑优化参数,开展了炮塔拓扑优化分析,在设计空间内寻求材料分布清晰且准确的炮塔体初步结构形态,为后续的参数优化提供了模型基础。（2）炮塔的静态和瞬态力学特性分析。首先通过对炮塔进行不同射角下的静力学分析,获得不同工况下的应力、形变分布云图。其次通过模态分析,得到炮塔前十阶振型图,通过所得到的静力学和模态分析结果为后续炮塔不同部位的壁板和筋板尺寸优化作基础;对塔体进行了瞬态动力学分析,得到不同工况下炮塔的最大应力、最大形变、耳轴孔位移随时间变化结果,找出炮塔的刚强度仍有相对富余的部位,可进一步进行轻量化设计。（3）炮塔壁板和筋板厚度的多目标协同优化设计。首先建立参数优化有限元模型和数学模型,确定优化变量及其选值范围。采用哈默斯雷实验设计方法,分析不同变量对目标函数的主效应。由RBF径向基函数方法构建高精度的炮塔质量、比刚度结构效能、一阶模态近似模型。基于近似模型,采用全局—梯度组合优化算法策略,即先采用多目标遗传算法在取值范围内进行全局寻优,再采用序列二次规划法在最优解附近进行二次梯度寻优,逐步逼近寻得全局最优解。本文所提出的优化设计策略可为解决多目标优化的复杂问题提供参考。