智能可变形飞行器关键技术发展现状及展望

白 鹏,陈 钱,徐国武,刘荣健,*,董二宝

(1.中国航天空气动力技术研究院,北京 100074;2.中山大学 航空航天学院,广州 510275;3.中国科学技术大学 工程科学学院,合肥 230026)

0 引 言

众所周知，传统固定外形飞行器的设计首先是针对主要的飞行环境和任务(如巡航、侦察、作战)进行的，同时兼顾起降等重要飞行过程加以折中优化。所以执行不同任务、在不同速度范围飞行的飞行器，其外形会存在很大差异，如：以全球鹰为代表的亚声速长航时无人机，与以F16为代表的超声速战斗机、HTV2和X51A为代表的高超声速飞行器，气动布局间的差异显而易见。由此针对可变形的需求主要来源于如下几个气动方面：1)未来飞行器面临的空域、速域不断扩大，固定外形可能无法满足不同飞行工况对飞行器气动和飞行性能的需求；2)为了实现单架飞行器实现多个飞行使命和任务，满足一机多能，要求飞行器在执行不同飞行任务时具有不同的气动外形；3)提升现有飞行器的气动总体性能，要求其在各个飞行阶段，通过调整气动外形，使其始终保持优良的气动和飞行性能(图1)。

图1 飞行器通过变形适应不同飞行任务示意图Fig.1 Sketch of aircraft fit the different missions through morphing

以可能采用智能可变形技术的临近空间大空域、宽速域飞行器为例，临近空间是距海平面20 km～100 km高度的空域，是各航空航天强国大国极为关注的领域[1](图2)。一般来说,临近空间飞行器是指在临近空间范围或在入轨、再入过程中，能够实现临近空间长时间或长距离巡航的飞行器。……