为了无人机结构能够安全平稳降落至海面,从而进行有效回收,在考虑到节约实验研究成本的基础上,对入水冲击问题的仿真分析已成为趋势。本文利用非线性瞬态动力学分析软件MSC.Dytran对结构入水冲击过程进行仿真计算。首先对简单弹体结构进行了同尺寸模型入水过程的仿真和实验。不同网格尺寸和水域尺寸对仿真效果产生影响,仿真结果表明:1)网格小意味着网格数量的增多,计算时间的延长,在保证计算精度和计算效率的前提下,网格尺寸应当选取稍小于临界网格尺寸;2)边界效应的影响使得冲击波在水中传播遇到边界后会发生反射,继而对结构入水的冲击区域产生影响,因此水域尺寸应当选取稍大于临界尺寸。相同入水条件下的仿真过载与实验对比结果表明:仿真误差可控制在20%以内,说明了仿真的优越性与可行性。接着对无人机入水系统进行有限元建模,设计不同滚转角、偏航角、风向、初速度下的入水工况,同时对欧拉水域进行造浪,设计不同海况,进行投题计算。仿真结果表明:1)最大过载总是在结构触水的瞬间;2)零级海况下,当垂直速度相同时,最大过载随着俯仰角的增大而减小;当俯仰角不变时,最大过载随垂直速度减小而减小。3)机腹的最大过载相对较低,翼尖最大过载相对较高。4)入水俯仰角越大,则飞机入水深度越大。以上仿真结果对该飞翼布局无人机的结构设计与入水回收提供了参考和指导意义。另外,为了简化仿真过程,设计了GUI面板,将前处理、仿真计算、后处理汇集于一个界面。最后研究了基于径向基函数的响应面函数构造方法,选择合适的实验设计方法,以无人机的俯仰角和垂直速度为设计变量,对无人机入水关键部位(包括机头、机腹、机尾、右翼尖)的过载进行多目标优化设计。利用MATLAB中携带的遗传算法工具箱进行寻优计算,获得最优解集,并通过验算说明该优化算法的可靠性。