随着我国航空事业的发展,飞机的数量逐年增加,因此在满足飞机飞行任务的需求下,飞机轻量化研究是飞机设计者永远的目标。机载天线罩作为飞机雷达天线系统的重要组成部分,对其进行轻量化设计具有重要的意义。玻璃纤维复合材料具有高强度、低密度、低介电常数和低介电损耗的优点,是天线罩轻量化设计的首选材料。本文以玻璃纤维复合材料客机机载天线罩为研究对象,结合复合材料弹性性能分析、天线罩电性能分析和力学性能分析,并以轻量化为研究目标,基于可靠性理论和Kriging模型对天线罩进行了优化设计。本文研究内容如下:第一部分,本文基于多尺度分析方法,建立了微观单胞和介观单胞模型,结合均匀化理论和周期性边界条件预测平纹编织复合材料弹性性能,并将预测结果与试验值对比验证该方法的有效性。而后研究了细观结构几何参数对复合材料宏观等效弹性性能的影响,结果表明,微观体积分数和介观纱线宽度对弹性性能影响显著,纱线厚度对弹性性能几乎没有影响。复合材料性能分析为后续天线罩力学分析和可靠性优化奠定基础。第二部分,本文选择了罩体夹层型式和芯层材料,基于等效传输线理论分析了天线罩电性能的计算方法。结合等效传输线理论和电性能仿真计算不同工作频率和入射角范围下的透波率,并通过仿真计算不同蒙皮和芯层厚度下的透波率。在满足透波率的要求下确定了蒙皮和芯层范围,为后续有限元分析的宏观铺层厚度提供参考。第三部分,基于一般天线罩的外形设计要求,本文建立复合材料天线罩的有限元模型,根据预测出的弹性参数赋予材料属性,添加约束边界条件,进行刚度分析、模态分析和稳定性分析。结果表明,各性能参数满足要求,力学性能优异,且轻量化效果良好,说明玻璃纤维复合材料在天线罩中具有较大的应用价值。第四部分,考虑实际生产中结构几何参数会受到不确定性因素的影响,本文对天线罩进行基于可靠性的优化设计。选取微观体积分数、纱线宽度、铺层厚度和铺层角度为优化设计变量,利用拉丁超立方法进行抽样,通过复合材料性能预测和有限元仿真对样本集进行刚度、模态和稳定性分析,得到相应的力学响应,利用样本集和响应值建立Kriging模型。而后以天线罩轻量化为优化目标,以刚度分析、模态分析和稳定性分析设定值为约束条件建立可靠性优化数学模型。通过Kriging模型结合SORA算法进行天线罩的可靠性优化设计。最后,分别利用蒙特卡洛仿真和有限元仿真对最优解进行验证。结果表明,优化后的复合材料天线罩在满足可靠性的基础上具有良好的轻量化效果。通过本文的研究,可以为不确定性因素下飞机零部件的可靠性优化设计上提供可借鉴的方法。