国外变形飞行器的研究现状

明新迪

摘要：随着当前科学技术水平的不断提升，飞行器技术在国内外都得到了非常迅猛的发展，传统飞行器的飞行方式很难完成某些特定的任务和飞行要求，所以变形飞行器越来越受到各国的青睐，得到了更多的发展机会，国外对于变形飞行器的研究从未停止，变形飞行器的技术水平也在不断提升。变形飞行器的方案会对变形飞行器性能造成最直接的影响，本文对国外变形飞行器的变形方案进行了研究，并对变形飞行器的应用和发展进行展望。

关键词：变形飞行器;国外;现状研究

引言

变形飞行器的概念早在一百多年前就被提出，其灵感来源于天空中飞翔的鸟儿，但是由于当时技术条件的限制，无法运用到飞机上。随着当今科学技术水平的不断提升，变形飞行器被很好地研究并且利用起来，变形飞行器可以根据需求改变自己的形态，从而完成各式各样的任务，变形飞行器对于各个国家航天、军事水平的发展都具有重要的现实意义。当前很多国外国家都在积极对变形飞行器进行研究，促进变形飞行器技术的不断提高。

一、变形飞行器的变形方案

变形飞行器的设计灵感来自鸟儿，鸟在飞行的过程中翅膀可以随着飞行不断变换形状，让鸟儿的身体非常灵活，可以在空中自由翱翔，人们想将这一灵感运用到机翼上，能够让飞机在飞行过程中更加灵活，根据鸟儿翅膀的变形情况，可以分为大尺度变形、中尺度变形和小尺度变形，其中变形也可以分为平面形状变化、平面外变形以及翼型的变化。

1.翼的平面形状变化

翼的平面形状变化中展长和后掠角关系到翼的升阻比，能够增加飞机续航的时间，展弦比变化会导致翼的面积发生改变就会导致飞机的升力线斜率发生改变。根据平面形状变化的一些基本参数提出了不同的变形方案。

（1）变后掠翼

变后掠能够有效解决飞机高速飞行之间产生的矛盾，大后掠角能够有效的减少飞机飞行中受到的阻力影响，而低速飞行时小后掠角能够提升续航的能力，还可以让飞机很快的提速。变后掠角还可以缩短起飞的距离这样飞机就能够快速起飞，增加快速突防的能力。飞机在进行变后掠时，飞机的质心以及压心都会发生一定程度上的改变，侧向稳定性和纵向稳定性都会受到影响。

（2）变展长翼

展长可以增加飞机飞行的航程，让飞机燃油的使用效率更高，但是会降低飞机的机动性。经过研究发现，展弦比较低的飞机在飞行速度和机动性上表现出了明显优势，但是气动性比较差。变展长翼可以提高飞行的飞行速度同时提升飞机的续航能力，增加飞机的翼展提升展弦比以及翼面积能够降低飞机在上升过程中受到的阻力，从而让飞机的续航能力更强。当前拥有的变展长翼中大多数为内部伸缩结构，通过改变外翼的伸缩实现展弦比的改变，当翼长短时，也就是只有内翼时，飞机受到的阻力小，能够很快的加速。当外翼展开时，展弦比增大从而提高了升阻比，便于巡航。

（3）变弦长翼

飞机的弦长由于零件限制很难进行改变，但是有设计人员设计出了一种可以通过直流电操作的翼肋，可以改变翼的弦长。

2.翼的平面外变形

（1）翼的扭转

翼的扭转是最早想要实现的变形方式，在最初翼的扭转受到科学技术条件的限制很难实现，然而当前随着许多柔软材料的出现让翼的扭转变成可能。当前可以通过翼型弯度的渐变实现翼的扭转，是的控制面板被分为几段，通过偏心杠杆实现平面外的形变，翼的表面包裹的是柔软的硅有机树脂蒙皮。

（2）翼的上反角

提高翼的上反角能够提升飞机的飞行性能，通过可变上反角控制翼的气动展长，替代了传统的控制面板，有效减小阻力，大大提高了飞机的机动性。

（3）翼的展向弯曲

展向弯曲就是在翼梢处实现一定的扭转，能够有效降低诱导阻力。这种弯曲方式的蒙皮和内部结构设计非常困难，内部结构需要进行特殊的设计能够发生形变，外部蒙皮一定要具有柔性并且可以承载气动载荷。

3.翼型的变化

翼型的变化就是指翼型弯度的改变，一些情况下也指翼型厚度的改变。

（1）翼型前后缘变形

翼型的前后缘变形能够让翼型的前后缘都有弯度，从而替代传统控制面板对飞行器的操作。当前国外有很多关于翼型前后缘变形的研究，其主要依靠设计不同的内部结构来实现。

（2）翼型整体变形

之前圣母大学的教授提出过多形态翼的方案，就是在翼的内部放置囊状物，囊状物中放有燃油，飞机飞行的过程中囊状物中的燃油将会被不断消耗，翼的厚度随之减小，这样可以提高无人机的续航时间。

4.机翼与尾翼的组合变形

国外弗吉尼亚理工大学的学生设计出一款可变形的飞行器，其剖面形状为翼型，翼可以伸缩变长、旋转变后掠，并且可以沿弦向扭转，尾翼可以改变展弦比、尾翼面积以及尾翼的攻角，还可以改变机身的纵向相对位置。通过翼的后掠角和尾翼沿机身的纵向相对位置，可以实现不同飞行状态的气动布局。

二、未来变形飞行器的发展趋势

国外对于变形飞行器的研究从未停止，还在源源不断的提出各种变形方案，让变形飞行器能够适应更多的飞行任务，但是其中能够实现的方案非常少，国外拥有变形飞行器的国家数量也并不多。当前变后掠已经在很多军事型飞机中被应用，尤其是超声速飞机，但是变后掠的应用会降低燃油的燃烧效率，且飞机的结构质量增加的问题也需要被克服。

随着当前社会的不断发展飞行器被应用在更多的领域，变形飞行器中也应该添加更多智能化的技术，实现对于变形飞行器的创新，并综合多个方面进行考虑，让变形飞行器能够得到更加广泛的应用。

结语：

综上所述，不同的变形器方案能够适应不同的非常场景和任务需求，随着国外对于变形飞行器研究的重视程度越来越高，各国的变形飞行器技术也在逐步提升，且还会有更多变形飞行器的方案被发掘。变形飞行器方案提出之后还需要进行一系列理论验证以及实际的实验才能确认，所以对于变形飞行器的研究是一个长远的过程，且在过程中存在许多不确定因素，需要研究人员加强钻研和研究，让变形飞行器技术实现真正意义上的发展进步。

参考文献：

[1]贺媛媛，王博甲. 国外变形飞行器的研究现状[J]. 飞航导弹，2013（10）：49-55.

[2]马洪忠，彭建平，吴维，等. 智能变形飞行器的研究与发展[J]. 飛航导弹，2006（5）：8-11.

[3]许云涛. 智能变形飞行器发展及关键技术研究[J]. 战术导弹技术，2017（2）：26-33.

[4]解静，曹晓瑞，周正阳. 变形飞行器的研究现状及关键技术[J]. 全文版：工程技术，2016.

[5]段富海，初雨田，关文卿，等. 变形机翼的关键技术研究现状及其展望[J]. 空军预警学院学报，2020（3）：203-209.