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設(shè)備與工具X-56A無人機——
折翼的飛鳥
日前，有媒體報道，美國1架X-56A無人機在美國愛德華茲基地試飛時墜毀。該項目是為了解決柔性機翼顫振問題而設(shè)立的，旨在為開發(fā)未來更輕、展弦比更大的機翼作準(zhǔn)備。
X-56A是一種創(chuàng)新型模塊化無人飛行研究機，首架飛機于2013年6月試飛，它采用倒海鷗式三角形構(gòu)型，翼展長8.5米，重量約為218千克，配有2臺36千克推力的渦輪噴氣式發(fā)動機，機身內(nèi)安裝了彈道降落傘改出系統(tǒng)，油箱兩側(cè)安裝有整機降落傘，飛行高度可達1200多米，速度130千米/小時。該機的柔性機翼被設(shè)計成兩層玻璃纖維結(jié)構(gòu)，以使機翼在扭轉(zhuǎn)方面有足夠的柔性，可在飛行包線范圍內(nèi)發(fā)生彎扭耦合模式的顫振，這對于研制未來的遠程飛機，節(jié)油客機以及貨運飛機具有重大意義。與傳統(tǒng)的固定且較短的機翼相比，X-56A的機翼可以對于飛行過程中由氣流引起的顫振進行調(diào)整，保持飛行的平穩(wěn)。研究人員的目的是通過在其機翼上安裝的傳感器，探測顫振和陣風(fēng)載荷，再利用風(fēng)機控制面的偏轉(zhuǎn)消除其彎曲和扭轉(zhuǎn)的影響，最終有可能實現(xiàn)對這些彎曲運動的實時控制。
什么是顫振現(xiàn)象？它對飛機的飛行又有什么影響？顫振，簡單地說，就是彈性結(jié)構(gòu)在均勻氣流中受到空氣動力、彈性力和慣性力的耦合作用而發(fā)生的大幅度振動。顫振問題在飛行器中尤為突出，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機到達一定速度后，飛機機翼、尾翼和操縱面會產(chǎn)生顫振，迄今還未能從設(shè)計角度完全預(yù)測和排除。據(jù)報道，1997年9月，美國一架F-117A“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗機發(fā)生了機翼顫振，使一個機翼的大部分脫落，導(dǎo)致災(zāi)難性事故。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，顫振分析越來越凸顯出重要性，目前還只能在飛機設(shè)計的最后階段進行顫振特性分析，力求通過少量的結(jié)構(gòu)和氣動特性改進，加上合理的主動控制技術(shù)來抑制或者延遲發(fā)生顫振。通過合理的設(shè)計和優(yōu)良的主動控制技術(shù)，即可以提供飛行的可靠性，還可以減輕飛機的結(jié)構(gòu)重量。而X-56A無人機的研究便是該領(lǐng)域的最新實踐，X-56A雖然尺寸較小，但仍能展示與真實的高空長航時無人機或者更大的遠程飛機相同的氣彈現(xiàn)象。
X-56A無人機主要開展的就是可能出現(xiàn)顫振的飛行包線邊界的試驗。一旦試驗成功，該成果將對美軍新一代遠程轟炸機的研制有所幫助。
（《解放軍報》2016年01月23日 05版）
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