變體飛行器蒙皮材料與結(jié)構(gòu)研究綜述

尹維龍，石慶華

（1. 哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結(jié)構(gòu)研究所，哈爾濱 150080；2.航空工業(yè)復合材料技術(shù)中心，北京 101300）

自萊特兄弟首次實現(xiàn)動力飛行駕駛以來，人們就一直夢想能設計一種像鳥類翅膀那樣自由變形的飛行器，根據(jù)不同飛行狀態(tài)時時調(diào)整機翼形狀，最優(yōu)化各種飛行狀態(tài)下的氣動特性和機動性能。眾所周知，固定翼飛機機翼只能保證一個設計點是最優(yōu)的，機翼的幾何外形在多數(shù)情況下都不是最優(yōu)狀態(tài)，但在飛行過程中飛行參數(shù)連續(xù)變化，如在巡航時要求具有高升阻比和大機翼面積，起降時要具有高升力系數(shù)和大機翼面積，高速飛行時要具有大后掠角、小展弦比。變體飛行器的出現(xiàn)很好地解決了上述問題。鑒于變體飛行器的重要性，美國啟動了一系列研究計劃來支持該項技術(shù)的研究，2003年DARPA的“可變形飛機結(jié)構(gòu)（MAS）”研究計劃旨在研制一種具有結(jié)構(gòu)變形功能的新一代軍用飛機，用于執(zhí)行多種不同形式的作戰(zhàn)任務，其最終目標是研制出一種續(xù)航能力強于“全球鷹”無人機、機動性優(yōu)于F/A-22 戰(zhàn)斗機的多用途飛機。

目前，變體飛行器的研究以新一代航空公司和洛克希德·馬丁公司最具代表性。新一代航空公司于2006 年和2007 年先后進行了“滑動蒙皮”可變形無人驗證機模型在飛行中改變機翼外形的演示試飛，該模型的蒙皮采用了低模量硅橡膠材料；在185～220km/h的飛行速度下成功地改變翼展30%、翼面積40%和后掠角從15°變化到35°。和新一代公司不同，洛克希德·馬丁公司提出了“折疊機翼”的結(jié)構(gòu)變形方案，該方案采用折疊機翼的方式來切換不同飛行環(huán)境下所需的氣動外形。……