杨军，常楠，甘学东，甘建，刘健

中国航空工业成都飞机设计研究所，成都 610091

与传统设计方法相比，气动弹性剪裁[1-2]是一种新的设计理念，是指通过复合材料的刚度方向性及其变形耦合来控制翼面结构的静力或动力气动弹性变形，从而提高飞机性能的一种结构优化设计方法。复合材料以其高比刚度和显著的各向异性(包括正交性)特性，为飞机结构设计提供了特殊的优越性，这是常规的金属飞机所不及的。飞机设计要求在满足设备安装维护、人员/武器/货物/燃油装载、承受机动飞行和地面滑行载荷等要求的同时，实现重量最轻，刚性最好。由于飞机机动特性与升力面和操纵面的气动弹性变形直接相关，所以控制结构的气动弹性变形是提高或改善飞机性能的重要途径。对于以复合材料为承力构件的升力面，可以利用层压板的刚度方向性来产生结构的弯扭耦合效应，从而控制其弹性变形，于是复合材料结构的气动弹性剪裁便应运而生。

美国的X-29和俄罗斯的S-37技术验证机的相继试飞成功，就是利用了复合材料机翼的弯扭耦合效应，成功验证了采用通过改变复合材料铺层方向的方法，产生所需的弯扭耦合效应，解决了前掠翼机翼弯扭发散的问题，使飞机获得独特的气动特性[3-4]。

美国F-22战斗机在结构/气弹多学科优化设计方面取得了巨大成功[5]，也得益于其在复材气动弹性剪裁方面的深入研究和技术突破。复材使用量占到其结构重量的24.6%，主要用在机翼、尾翼、机身壁板上。……