雷鹏轩, 吕彬彬, 余 立, 陈德华

(中国空气动力研究与发展中心, 绵阳 621000)

0 引 言

飞翼布局飞行器在气动升阻比、隐身性能、结构效率等三个方面具有先天的优势，成为下一代军事飞行器平台的首选布局形式。为了充分发挥结构重量优势，新一代飞翼飞行器多采用轻质复合材料，使得飞翼飞行器具有明显的结构弹性，特别是一些大展弦比的飞翼飞行器，其结构弹性振动一阶固有频率在1 Hz或更小，极易与刚体运动短周期模态耦合，在远低于设计限制速度的飞行速度下发生一种动力学失稳现象，造成结构破坏从而飞行器坠毁[1-2]。这种由于刚体运动参与而造成的气动弹性失稳现象被称为体自由度颤振(Body Freedom Flutter, BFF)。

2003年美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory, AFRL)发起了SensorCraft项目[4]。项目中洛·马公司提出的一款飞翼布局无人机SC005，经研究发现体自由度颤振成为限制飞机包线的主要制约[5]，自此掀起了飞翼布局飞行器体自由度颤振问题研究的热潮。2007年洛·马公司在NASA兰利TDT风洞中开展了SC006样机体自由度颤振风洞实验研究[6-9]。此后，2010年AFRL联合洛·马公司提出了建立X-56A飞行演示平台(Multi-utility technology testbed, MUTT)计划[10-14]，其目的之一就是研究体自由度颤振。2015年美国明尼苏达大学开展了飞翼外形(mAEWing1, mAEWing2)体自由度颤振模型设计[15-16]与飞行演示实验[17-18]。此外，在计算研究方面Mardanpour和Richards等人利用NATASHA针对简化的飞翼模型，先后研究了发动机位置以及结构惯性与刚度特性对体自由度颤振的影响[19-20]。

国内可见报道的体自由度颤振实验仅两项，皆为验证性实验。……