张立启 岳承宇 赵永辉

(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016)

引言

固定翼飞机一直面临着高速和低速飞行性能要求的矛盾:后掠翼可以有效降低激波阻力，但在亚音速状态下飞行效率低;平直机翼在低速飞行时具有较好的飞行性能，但在跨音速区域，受到的激波阻力却急剧增长.变后掠机翼可同时兼顾高低速两个方面的要求.从20 世纪30 年代以来，变后掠翼飞机经历了长达近百年的发展.早期的Pterodactyl IV 验证机、F-14 战斗机、Tornado 战斗机和Tu-160 轰炸机均实现了主动改变机翼后掠角而带来的飞行性能提升.然而，增加飞机重量和结构复杂度的缺点使变后掠翼在20 世纪70 年代后的发展与应用陷入停滞.2003 年，美国国防部先进研究计划局(DAPRA)启动“变体飞行器结构(MAS) ”研究计划，重新掀起了变体机翼的研究热潮[1-3].受此计划的鼓舞，一些关于变后掠翼的新概念性设计浮现出来，比如美国佛罗里达大学研制的独立多关节变后掠翼，新一代航空技术公司研制的验证无人机MFX-1 和MFX-2.与早期研究不同，当前变后掠翼的研究重点倾向于高性能材料(比如柔性蒙皮)和驱动装置(比如智能结构、柔顺机构)的设计和使用.

目前，固定翼下的气动弹性系统建模已经成熟，ZAERO 软件和NASTRAN 中的气动弹性分析模块均可对固定翼飞行器进行颤振速度的计算和动态响应分析.而在可变后掠机翼的气动弹性建模和分析方面的研究较少.飞行器在变体过程中，系统的动……