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龙图腾网获悉清华大学申请的专利一种电动垂直起降飞行器剖面-运行-动力系统联合优化设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120105568B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411973969.7，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种电动垂直起降飞行器剖面-运行-动力系统联合优化设计方法是由钮蕙丛;王向阳;杨骁;胡忠志设计研发完成，并于2024-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种电动垂直起降飞行器剖面-运行-动力系统联合优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种电动垂直起降飞行器剖面‑运行‑动力系统联合优化设计方法，该方法定义了电动垂直起降飞行器的动力系统设计变量、剖面设计变量和运行优化变量；建立了动力系统质量模型、飞行器剖面需求分析模型、变距螺旋桨运行性能模型和电机运行性能模型；将电动垂直起降飞行器的动力系统设计和运行控制计划制定相结合，实现电动垂直起降飞行器剖面‑运行‑动力系统联合优化设计，最大程度的考虑变距桨宽速域运行特点与垂起飞行器悬停巡航飞行阶段巨大差异的特点。相较先进行物理系统设计，后进行运行控制设计来讲，实现飞行器整体性能的最优设计。

本发明授权一种电动垂直起降飞行器剖面-运行-动力系统联合优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种电动垂直起降飞行器剖面-运行-部件联合优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：设计变量包括动力系统设计变量d包括电机设计扭矩Q电机-设计、电机设计转速ω电机-设计、螺旋桨直径d螺旋桨、电池组数量N电池组和剖面设计变量p包括爬升速度V爬升、巡航速度V巡航、下降速度V下降、巡航高度h巡航；在设计区间内，每个设计变量随机生成一个初值，完成设计变量初始化，动力系统设计变量带入步骤2，剖面设计变量带入步骤3； 步骤2：根据输入的动力系统设计变量d和动力系统质量计算模型，计算出动力系统质量包括电机质量M电机、电池质量M电池、螺旋桨质量M螺旋桨，得到飞行器起飞质量MTOM，带入步骤3； 步骤3：根据输入的剖面设计变量p、飞行器起飞质量MTOM和飞行器剖面需求分析模型，计算出垂直起降飞行器起飞需求推力T起飞、爬升需求推力T爬升、巡航需求推力T巡航、下降需求推力T下降、降落需求推力T降落；根据螺旋桨数量N螺旋桨，计算出单个变距螺旋桨起飞需求推力T起飞-螺旋桨、螺旋桨爬升需求推力T爬升-螺旋桨、螺旋桨巡航需求推力T巡航-螺旋桨、螺旋桨下降需求推力T下降-螺旋桨、螺旋桨降落需求推力T降落-螺旋桨，带入步骤4； 步骤4：根据输入的变距螺旋桨起飞、爬升、巡航、下降、降落需求推力，变距螺旋桨运行性能模型和电机运行性能模型，计算出飞行器各飞行阶段对应的飞行工况和需求推力下电机和螺旋桨综合最优效率运行点，得到变距螺旋桨各飞行阶段运行优化变量u：起飞转速ω螺旋桨-起飞、起飞桨距角β螺旋桨-起飞、爬升转速ω螺旋桨-爬升、爬升桨距角β螺旋桨-爬升、巡航转速ω螺旋桨-巡航、巡航桨距角β螺旋桨-巡航、下降转速ω螺旋桨-下降、下降桨距角β螺旋桨-下降、降落转速ω螺旋桨-降落、降落桨距角β螺旋桨-降落； 步骤5：根据输入的动力系统设计变量、剖面设计变量和运行优化变量计算约束条件，判断是否满足设计约束条件，若不满足约束条件，返回步骤1，重新初始化参数；若满足约束条件，进入步骤6； 步骤6：将动力系统设计变量d、剖面设计变量p和运行优化变量u输入航程计算模型，计算出垂直起降飞行器的航程R，将fd,p,u＝-R作为遗传算法的适应度函数； 步骤7：将步骤6中得到的适应度函数值fd,p,u带入遗传算法求解器，并重复步骤1到步骤6，将两次适应度函数值之差带入步骤8； 步骤8：步骤7中输入的适应度函数值之差大于设定的容差ε时，重复步骤1到步骤7；若适应度函数值之差小于设定的容差ε，进入步骤9； 步骤9：优化完成，输出优化设计结果Optd,p,u，完成剖面-运行-动力系统联合优化设计。

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