可变后掠翼滑翔制导炸弹的方案弹道设计(2)
1.2 可变后掠翼技术的发展与应用
在过去十年中，智能技术已成为材料科学与工程之间跨越传统界线的推动者。在这里，我们定义智能意着嵌入式驱动，传感和控制系统紧紧耦合在一起。虽然多已在实验室取得成功，我们还没有看到真正的飞机系统的智能设备的普遍适用性。美国宇航局的可变形飞机方案的研究是一个跨学科的广泛的尝试，融入高回报的飞机应用智能技术。具体的研究活动被定义为解决智能飞机系统发展所需的技术。研究中，需要解决整体方案的目标和方案结构，并讨论获得技术成果的同时所带来的挑战[3] 。 智能机翼计划的总体目标是开发智能技术和展示规模近飞行的驱动系统，以提高军用飞机的空气动力性能。在技术指导，风洞试验的时间和支持下，并通过计算流体动力学（CFD）分析。 该计划分为两个阶段，每个阶段有两个风洞中的实验，在兰利跨音速动态隧道（TDT）。本文的重点在第四和最后的风洞测试。在此测试期间，测试模型基础上的NGC无人作战飞行器马赫数高达0.8，以确定空气动力学性能，使用无铰链结构，形成机翼外部与智能材料技术驱动控制面相结合的形式。在实验中进行及时地跟踪，同时选择不同的攻角进行实验[4]。
通过优化设计的研究，来说明变形飞机结构综合驱动系统的规范和设计意义。在阐明机翼折叠、驱动系统的刚度、承载能力、不可分割的体积要求、强度、气动性等变形飞机的设计理念。关于飞机的飞行速度、机动载荷系数、执行器响应的设计研究，气动弹性性能和执行器的飞行载荷分布的敏感性等概念上，需要开发新的驱动系统来满足设计要求。研究为飞机的设计过程和飞行标准为变形飞机结构提供很好的示范[5] 。与其他力学的问题一样，这种这种可变外形的飞行器也可通过有限元旦额方式进行研究。利用有限元的方法，可以对振荡频率、稳定性以及机动性进行更加深入细致的研究[6]。
可变外形飞机在飞行中可以改变的形状和大小，其实就相当于一个飞行器执行多个任务的角色。一般情况大多数形状的变化发生在机翼，导致在各种空气动力和结构特征的变化。此外，由于在飞行过程中翼移动，刚度减少。变形机翼设计的强有力的方法之一，即利用一个可折叠的机翼配置。通过对几个参数进行研究，可以确定一个通用的折叠翼配置的气动弹性特性和内在的特殊性。研究的参数包括内侧和外侧机翼折叠角度，铰线的灵活性，外侧机翼的角度。整个机翼折叠过程中不断内侧和外侧铰链力矩的计算，同时保持合理的飞行状态。进行仿真时，利用MATLAB生成高精度的结构和空气动力学模型。MATLAB的生成，为ZAERO的MSC/NASTRAN输入文件进行气动弹性分析。这些研究表明，作为内侧机翼折叠角增大动压也增加。研究结果显示，最小的机翼折叠铰链驱动能源，可以实现在低马赫数的高校飞行[7]。
变后掠翼由于结构复杂引申出很多问题。为了支持弹翼后掠角的可变，弹翼必须由可变动机构组成。增加了弹身重量，弹翼悬挂点减少，负载减少，灵活度减少。增加了机构的复杂度与固件的数量，可靠性大幅度的降低，同时生产复杂度和文护费用大幅的增加，从而造成付出多余回报的情况。可变后掠翼飞机设计复杂,操纵也非常麻烦,故障率也比较高,最要命的是复杂的变翼机构限制了飞机的载荷,外型,隐身等一系列性能的提高。不过，就算其有以上这些问题存在，也无法掩盖其机动性能上的强大优势。
目前，国内外在这一领域的研究主要集中在可变后掠翼的动力学特性、动力学过程、外形结构设计以及机动仿真等领域。
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