变体飞行器技术.pdf

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1、封面文章COVERSTORY变体飞行器技术MorphingAircraftTechnology南京航空航天大学陆宇平何真吕毅当前，民用和军事领域都对飞行器提出了更高的要求，要求新一代飞行器能够在变化很大的飞行环境（高度、马赫数等）下和在执行多种任务（如起降、巡航、机动、盘旋、攻击等）时始终保持良好性能。固定外形的飞行器难以满足这个要求。气动力学特性的飞行器。鸟类是变F-16战机的布局设计适合高机动体飞行器在自然界的最好例证。鸟高速飞行，而全球鹰无人机适合长航类具有改变翼面形状的能力，在低速时侦察飞行。另一方面民

2、用和军事飞行时伸展翼面，而在高速飞行时缩领域还提出了对具有特殊性能的飞拢翼面。鸟类还能改变其翼型，增大行器的需求，包括高超声速空天飞行陆宇平翼型弧度能增加最大升力系数，减小器、低速临近空间飞行器和微型飞行南京航空航天大学教授、博士生导失速速度，使其可以低速安全降落。器等。高超声速空天飞行器的飞行师，航天学院院长。国家高新技术研究鸟类在降落时还能够增加翼面的上状态跨越低速和高超声速，需要既保发展计划（“863”计划）专家；中国航空反角，在下降过程中调整可以增加滚证高速性能，又兼顾低速性能。微型学会自动控制专业委员

3、会副主任；中国宇航学会空间控制专委会委员。1996转的稳定性。飞行器尺寸小、重量轻、隐蔽性好、成年获中国航空工业总公司“优秀留学回当前，民用和军事领域都对飞行本低，具有广泛的军事用途。但是随国人员”荣誉称号。长期从事飞行控制器提出了更高的要求，要求新一代飞着飞行器尺寸的减小，使用常规布局系统与导航技术研究，研究领域包括：先行器能够在变化很大的飞行环境（高的微型飞行器会存在因尺寸限制而进飞行控制技术，高超声速飞行控制，复杂系统建模和控制，远程控制等。度、马赫数等）下和在执行多种任务引起升力不足的问题，以及因低雷诺

4、（如起降、巡航、机动、盘旋、攻击等）数引起推进系统效率大大降低的问变体飞行器是一种能够改变外时始终保持良好性能。固定外形的题。临近空间飞行器在遥感和监测形，以适应不同的飞行环境、改善空飞行器难以满足这个要求。例如，方面比卫星观测更清楚，在通信方面26航空制造技术·2008年第22期封面文章COVERSTORY需要的发射功率比卫星通信小，而且表1列出了几种机翼几何形状可灵活布置覆盖范围。在临近空间变体飞行器的变形方式参数对飞行性能的影响。的飞行环境里，大气密度很低，作为变体飞行器通过改变外形来适通信侦察平台的低速

5、临近空间飞行应不同的飞行环境，改善空气动力学变体飞行器的变形结构器雷诺数很小，也会存在升力不足和特性。综合已有的变体飞行器的研变体飞行器的变形结构是使变推进效率低的问题。究成果，按尺度将变体方式分为三体飞行器实现“变体”的部件。目前变体飞行器的研究随着这些需类：一是大尺度变体，包括翼展长、的变体飞行器研究中出现的有集中求而蓬勃发展起来。变体飞行器能后掠角、翼面积和翼面形状等的改驱动式和分布驱动式两种变形结构。够利用智能材料或其他驱动器，根据变；二是中等尺度变体，包括翼型的（1）集中驱动式变形结构。飞行环境和飞行

6、任务的变化，相应地弯度、厚度变化和翼的扭转变形等的集中驱动式变形结构制作较简改变外形，始终保持最优飞行状态。改变；三是小尺度变体，即局部发生单，但驱动器承受的载荷大，对其强研究还表明，变体飞行器是克服低雷变形，如鼓包，以影响飞行器局部的度要求高，导致结构重量大，而且变诺数、提高飞行器气动效率的一个非流动特性。形形式固定单一，如只能改变后掠常有前景的方法。机翼外形对于飞行器的空气动角；驱动器故障时将导致飞行器失力学特性影响最大。许多变体飞行效。变体飞行器的发展器的研究集中在机翼变形方式上。（2）分布驱动式变形结构

7、。变体飞行器的研究基础是各例如，美国的MAS计划，寻求实现分布驱动式变形结构中，多个驱种主动柔性翼和主动气动弹性机更大的机翼形变，大尺度的机翼平动器分担载荷，有助于减轻结构重翼研究。美国于1979年开始研制面形状改变的目标包括：面积改变量，变形形式灵活，鲁棒性强，在部分AFTI/F111自适应机翼，研制了无50％，展弦比改变200％，机翼扭转驱动器发生故障时能够保证飞行器铰链机翼。这种机翼无铰链，利用50%，后掠角改变20°。具有足够的可控性。机翼内部的液压驱动机构调节机翼前后缘的曲度来获得最大的空气动表1机翼

8、几何形状参数对飞行性能的影响力效率。1986年的试飞结果表明，参数变化对飞行性能的影响自适应机翼提高了飞机的升阻比和操纵性能。1985年开展了主动柔性增大增大升力，增加机翼负载系数翼面积翼（AFW）计划，并于1996年后扩减小减小寄生阻力展为主动气动弹性机翼（AAW）计增大增大升阻比、巡航时间、距离、转弯半径；减小发动机能量消耗划。1995年，开展了智能机翼（Smart展弦比Wing）