智能變形飛行器發(fā)展與技術(shù)分析

晏浚譯

摘 要：智能變形飛行器能夠自動的對其外形進行改變，以便其能夠在不同的飛行環(huán)境中更好的飛行，從而實現(xiàn)飛行器整體綜合作戰(zhàn)性能的提高。由此可見，智能變形飛行器是未來飛行器發(fā)展的必然趨勢。智能變形飛行器是一種具有較強飛行適應(yīng)能力的飛行器，其具有較好的發(fā)展前景。筆者針對智能變形飛行器的發(fā)展進行了探究與分析，并提出了智能變形飛行器主要技術(shù)，希望有助于擴大智能變形飛行器的發(fā)展和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：智能;變形飛行器;技術(shù)

一、智能變形飛行器的發(fā)展

自萊特兄弟在美國使用飛行完成了人類史上第一次動力持續(xù)飛行后，飛行器便開始迅速發(fā)展，飛行器的外形也隨之越來越豐富，同時飛行的高度和速度也得到了明顯的提升，并且更加的靈活[1]。但是，與飛行類的生物相比，人類發(fā)明的飛行器還具有較大的提高空間，很難像鳥類動物一樣可以靈活的對自身的飛行狀態(tài)進行調(diào)整，以此來適應(yīng)不同的飛行環(huán)境，從而達到更好的飛翔于空中。筆者在高中時期參與了科技創(chuàng)新與素質(zhì)拓展活動，在航天飛行器設(shè)計制作中開始了智能變形飛行器的探索，如圖1所示，通過動手實踐更加對智能變形飛行器的發(fā)展前景予以遠大的憧憬。

智能變形飛行器是一個全新的概念，它意味著飛行器的用途更加的廣泛，形態(tài)更加的多樣化，全新的科學(xué)技術(shù)、制作材料和前沿的工藝綜合在一起，為科學(xué)幻想的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。智能變形飛行器可以在不同的飛行環(huán)境、飛行剖面以及任務(wù)和使命等做出適應(yīng)性的變形，可以靈活的調(diào)整飛行高度、飛行速度以及飛行航跡，從而優(yōu)化飛行性能。同時，智能變形飛行器還可以根據(jù)需要對自身的隱身特性進行調(diào)整，具有目的性的減少或者增強飛行器的雷達散射面積。國外已經(jīng)對智能變形飛行器的變形開展了多年的研究，目前，相對來說，美國在智能變形飛行器變形研究方面處于領(lǐng)先的位置，智能變形飛行器變形技術(shù)發(fā)展十分迅速。一些西方發(fā)達國家也先后針對智能變形飛行器變形研究的開展投入了較多的資金，部分智能化變形元件已經(jīng)開始進行飛行測試和試驗，智能變形飛行器在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用指日可待。

二、智能變形飛行器的主要技術(shù)

（一）智能變形飛行器的總體技術(shù)

為了驗證智能變形飛行器變形結(jié)構(gòu)概念和相關(guān)技術(shù)的可行性，美國已經(jīng)開始研制變形結(jié)構(gòu)無人機。涉及的技術(shù)主要包括無縫蒙皮材料、先進的飛行控制軟件和智能化裝置等[2]。經(jīng)過筆者查閱資料發(fā)現(xiàn)美國洛馬公司首次針對飛行器在飛行過程中結(jié)構(gòu)的變換進行了試驗。該試驗所使用的飛行器與波音公司、諾格公司的X-45，47在整體外形布局上較為類似，為了更好適應(yīng)不同的飛行環(huán)境，從而更加高效的完成任務(wù)或者使命，智能變形飛行器可以優(yōu)化其外在的幾何形狀。智能變形飛行器在起飛的過程中，機翼展開呈現(xiàn)出最大化的翼展形狀。智能變形飛行器在低空高速飛行的過程中，需要通過內(nèi)側(cè)機翼上折來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變換，將內(nèi)側(cè)機翼貼合在機身上。在折疊機翼的過程中，浸濕的面積在25%以內(nèi)，后掠角變量達到30度，而邊緣依然保持不變。

（二）光滑連續(xù)的柔性蒙皮技術(shù)

智能變形飛行器的變形機翼與常規(guī)飛行器的機翼相比，對蒙皮結(jié)構(gòu)的要求相對也更高。智能變形飛行器要求蒙皮結(jié)果不僅需要具有常規(guī)蒙皮較輕的質(zhì)量、較大的法向剛度、承受和傳遞氣動載荷的特點，同時還需要具有較強的光滑連續(xù)性和較大尺度的變形特點[3]。因此，智能變形飛行器應(yīng)該將傳統(tǒng)材料和新型材料進行有機的結(jié)合，并創(chuàng)新蒙皮的結(jié)構(gòu)設(shè)計，注重提高材料的設(shè)計質(zhì)量、變形能力和承載能力，從而創(chuàng)新設(shè)計出符合智能變形飛行器變形方案的柔性蒙皮結(jié)構(gòu)。

（三）質(zhì)量輕、高效能的變形驅(qū)動控制技術(shù)

智能變形飛行器運用的變形驅(qū)動控制技術(shù)是設(shè)計智能變形飛行器的一項關(guān)鍵性技術(shù)。智能變形飛行器的驅(qū)動裝置不僅需要具有較輕的質(zhì)量、較高的效能，同時還需要具有較快的響應(yīng)、較低的能耗和容易控制的特點。以往電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動的方式相對來說比較笨重，并且操作較為復(fù)雜，這很難滿足智能變形飛行器的設(shè)計需求，智能變形飛行器后續(xù)的發(fā)展應(yīng)該將智能材料的新型驅(qū)動裝置作為發(fā)展重點。

綜上所述，智能變形飛行器設(shè)計是一項具有廣泛應(yīng)用前景的新型技術(shù)，智能變形飛行器的構(gòu)想主要來源于仿生。隨著高新科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，與智能變形飛行器相關(guān)的先進技術(shù)也隨之快速發(fā)展和進步，這為智能變形飛行器的研究打下了良好的基礎(chǔ)。對智能變形飛行器的發(fā)展和基礎(chǔ)技術(shù)展開研究，并將有關(guān)智能飛行器的理論與技術(shù)進行整合，同時在技術(shù)上不斷的進行創(chuàng)新，這將為我國智能變形飛行器的研究和發(fā)展提供重要的理論和技術(shù)支撐，從而加快智能變形飛行器變形技術(shù)的實現(xiàn)進程，并擴大智能變形飛行器的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]許云濤.智能變形飛行器發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2017（2）：26-33.

[2]陳鐵彪，王洪波，康永來，et al.變形技術(shù)在助推-滑翔飛行器中的應(yīng)用前景分析[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2017（5）：1-5.