新概念飛行器的研究現狀及發展趨勢

李偉　李香　劉小光　秦琳晶

摘 要：創新是事物發展的源動力，新概念飛行器成為了當代飛行器發展的靈魂，也是科技快速發展的核心價值。文章介紹了新概念飛行器的意義及特點，闡明了國內外新概念飛行器的進展，分析了我國較國際先進水平的差距并重點對各學科的綜合協調是新概念飛行器的關鍵所在加以明確。

關鍵詞：新概念；飛行器；綜合設計

1 新概念飛行器的提出及其意義

眾所周知，創新是事物發展的源動力，伴隨著科技的不斷進步和發展的推動，以及人們對高精尖飛行器的需求為牽引，促使了新概念飛行器的誕生。概念創新是未來各行業領軍人士不可或缺的殺手锏。所謂新概念飛行器，即集空天、仿生、綠色、變體于一身的尚處于探索和研發狀態的一類飛行器。新概念飛行器成為了人們探索空天領域，促進飛行相關事業發展的靈魂，是國內外爭相研究的熱點問題。

2 與傳統飛行器相比的具體特點

新概念飛行器與傳統飛行器相比在設計上，其飛行原理以及氣動布局等方面有較大的提升，如果用時代性、節能性、作戰性等詞語來形容最為貼切。

具體表現為以下幾個方面：噪聲污染、廢氣排放控制、氣動一體化設計等方面均可應用于大型客機設計以及新一代環保型超聲速客機的設計，使其在環保性方面突出優勢；而高生存性綜合設計方法則可用于大型軍用運輸機和第六代戰斗機的設計，為提高其作戰能效奠定基礎；對于一些極端隱身性技術、遠航程及超常續航能力方面的設計方法可用于先進布局無人機、高空長航時無人機設計； 寬包絡、多任務一體化設計將為設計適應性更強的高超聲速飛行器模型提供保障，可用于吸氣式和超高速飛行器的設計。

簡言之，新概念飛行器將具有高復雜性、高精密性、高先進性，其綜合設計的方法將在現有多學科設計的基礎上，向高度協同與學科耦合設計的方向發展。

3 國內外研究現狀及發展趨勢

2012年6月，美國波音公司“鬼眼”氫動力無人機成功首飛。最為突出的技術特點是它的動力和燃料，發動機采用兩臺以液氫為燃料的活塞發動機，單臺功率11KW，巡航速度241Km/h，而排放的廢物只有水，是軍用飛行器中的收款綠色軍用飛機，此外，它的性能突出，其翼展約為45.72m，飛行高度可達20000m，留空時間長達4天，這是目前大多數無人偵察機做不到的，可能成為未來無人機技術的發展方向。

2012年7月，波音公司為美軍開發的新型X-48C翼身融合體無人驗證機完成了首次飛行，X-48C屬于民用項目，主要為未來的新型運輸機、旅客機開發一種平臺，因為它隱身效果好、經濟性好、噪聲低，有可能把這種民用的無人駕駛驗證機轉變成一種軍用的無人駕駛飛機，用它實施遠距離偵查甚至遠程攻擊。飛機翼展6.4m，是X-48B試驗機的雙發派生型，是繼X-47B艦載無人機和X-37B空天無人飛機后美軍開發的另一款極為重要的新概念無人機，其獨特的翼身熔合設計，在空中受到的阻力減小，不僅可提供額外的升力減少油耗，還能實現降噪效果，具備超強的靜音性能和隱身性能。X-48C的設計概念未來將被廣泛用于民用和軍用航空領域。美國媒體評價稱：“X-48C或將成為下一代航空飛行器的設計典范，是一款未來主義的機型。”2012年，美國空軍先后授予通用電器公司和惠普公司自適應發動機技術發展項目合同，標志著美國空軍針對第六代戰斗機等下一代作戰飛機的新一代發動機技術發展工作已經全面展開。據分析，基于該項目的發動機裝于第六代戰斗機的作戰半徑可提高到25%-30%，超聲速巡航半徑可提高50%，續航時間可延長30%-40%。可以預見，自適應變循環發動機的實用化將帶來作戰飛機發動機技術的又一次變革，并將為下一代作戰飛機帶來巨大戰機性能優勢。

據新聞報道，美國在2014年宣布裁軍時，其預算其實是有增有減的，在某些方面有所減少，但尤其在“高精”技術方面投入實際上是增加的。打算花260億美元，約合人民幣1592億用于新武器研發和培訓方面，這其中，有10億美元，約合人民幣61億投入到第六代戰機的發動機研發項目，美國從2006年開始第六代戰機發動機的論證工作，從2007年開始研發，預計將在2017年完成整機地面試驗。

在2014年天津的直升機博覽會上，我國中航工業便向人們展示出新概念高速垂直起降機“絕影”和“藍鯨”。這種新概念飛行器是對傳統直升機速度極限的挑戰，據這款新概念飛行器的設想，“絕影8”無人飛行器通過兩個副旋翼共軸反轉達到相互平衡，并提供了飛行器所需的升力；對于拉力，則是在機身前面安置了雙排對轉拉力槳，這樣能提供較好的穩定性。中航工業在本年度再接再厲，在天津舉辦的第三屆中國國際直升機博覽會上，展示了一款科技感極強的名為“飛鴻”的新概念飛行器。該飛行器是一款涵道旋翼飛行器，它具有懸停、短距起飛和飛機模式前飛的能力。它通過涵道旋翼實現懸停起飛，螺旋槳和機翼實現前飛，全機重量為60kg級，可執行情報、監事、偵察、和目標獲取等任務。

總體來說，目前，我國的飛行器設計和綜合設計方法的研究提出了六代戰機的可能方向，并建立了六代戰機綜合設計需要考慮評價指標體系（氣動、隱身、性能、重量、變體結構、發動機、生存力、費用、效能、全電與光傳特性、研制風險、研制周期和可生產性），但是在創新與綜合設計多學科優化方面與國際上尚且還有一定的差距，事實表明，今后我國相關科研工作者需要在飛行器新概念方面和綜合設計方面進行深入研究。

綜上所述，新概念飛行器是一個系統工程，需要我們摒棄現有的傳統思想，綜合考慮動力能源、外形設計、航電材料以及穩定載人等方面，綜合協調各學科才能形成較理想的設計方案。新的技術必然會帶來新的困難，但也必將會更加美好的詮釋量與量之間的相互轉換，我們拭目以待。

參考文獻

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