主動氣動彈性機翼

主動氣動彈性機翼的設計採用由操縱面產生操縱力、操縱力矩的方式控制飛機的運動。因為機翼的剛度不足而帶來的氣動彈性效應將減弱操縱面的效能,同時使機翼的顫振特性變差,為使這種操縱方式有效的發揮其作用,在設計中就必須使機翼具有足夠的剛度,由此也必然使機翼的結構顯著重量增加,造成整機重量上升。

常規機翼

隨著主動控制技術(ACT)的發展成熟及其在航空技術中的廣泛運用,利用結構的柔度使
機翼產生一定的變形從而控制飛機運動的方法得以成為可能,這就是所謂“主動氣動彈
性機翼(AAW)”。與常規機翼設計思路不同,AAW允許機翼進行大幅度的氣動扭轉,在
全許可權、快速回響的主動控制系統的協調控制下,多個前後緣操縱面協調偏轉,主動使
機翼發生所期望的彈性變形,由變形的機翼產生操縱力,從而控制飛機的運動。因為在
AAW中控制力由整個機翼而非幾個操縱面產生,所以只要設計合理,操縱面僅需偏轉很小
的角度( )即可提供足夠的操縱力,而此時機翼的扭轉變形較傳統機翼還要小。
AAW通過主動有效地控制機翼的柔度達到控制飛機運動的目的,其關鍵技術包括ACT和氣
伺服彈性(ASE)技術,涉及氣動、結構、控制等多門學科,是ASE、ACT、結構最佳化、
機翼設計、感測器、測量技術、計算技術等多項技術的綜合。採用AAW之後可以獲得很大
的收益,

目前確知的包括:

顯著增強控制能力;
全飛行包線內減小氣動阻力;
減小機翼結構重量;
抑制顫振和提高顫振臨界速度;
陣風與機動載荷減緩。
目前AAW的研究已經取得了一定的成果,其優點也得到了驗證。將AAW套用於F/A-18的機
翼後,在性能不變的情況下,其結構重量下降48%,扭轉剛度可以降低40%;又如將AAW應
用於F-16的機翼,機翼外段剛度可降低25%,結構重量降低20%,在高速壓下控制效能卻
提高了10%。
AAW的優點將給飛機控制方法帶來一場變革,作為無尾布局飛機的最佳輔助控制手段,使
得AAW成為未來航空技術的一項關鍵技術。

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