航空航天智能材料與智能結構研究進展*

楊正巖 ，張佳奇 ，高東岳 ，2，劉科海 ，武湛君

（1.大連理工大學工業裝備結構分析國家重點實驗室，大連 116024；2.斯坦福大學航空航天學院，斯坦福 94305）

傳統結構制造完成，不能做到實時感知環境以及自身狀態的變化，更不能做到自適應和自修復。智能化與智能材料和結構技術存在著內在關系[1]。20世紀70年代末“結構智能化”的概念首次被美國軍方提出，目的是為了提高飛行器的使用性能和安全性能[2]。結構智能化概念包括智能材料和智能結構兩部分。智能材料是指自身一種或多種性質（如阻尼、剛度、形狀、電阻等）會在激勵（如力、熱、光、電、磁等）作用下，發生顯著變化的材料[3]。智能結構的特點是將結構和傳感器、驅動器、控制元件的復合與組裝，構成智能結構體系[4]，使結構本身具有自感知、自診斷、自驅動、自修復等能力。這個特點使智能結構區別于傳統的主動控制結構，使之具備多種智能性能。相比之下，智能結構由于利用了智能材料的固有驅動、傳感特性，直接將智能材料集成到結構之中，使得其智能和自適應特點更明顯，能夠更好地實現結構的功能。國內外對飛行器結構智能化開展許多研究，如針對飛行器變形的研究的“智能翼”計劃[5-7]、SAMPSON 計劃[8]、NASA Aircraft Morphing計劃[9]等以及相應學者對結構和材料方面的研究和總結[10-11]；針對飛行器減振降噪技術的研究[12-13]；針對自診斷智能結構的研究[14]；針對飛行器加工和裝配過程的智能化研究[15-17]等各種領域的研究。

本文基于上述背景，從智能材料、基本性質、使用實例和應用價值等方面對智能材料目前的研究和應用現狀進行綜述性介紹，并總結了現今航空航天智能材料、結構研究及應用中出現的關鍵問題，展望了航空航天智能材料和結構未來發展的趨勢。……