论无人战斗机（续三）

无人战斗机(UCAV)是一种全新的空中武器系统，现阶段主要功能是实施防空压制和纵深打击。20世纪90年代，美国抢先将其列入军事装备发展计划。引起各国军界极大关注。兴起了世界范围的研制UCAV热潮。本文参考国内外公开文献和网上检索到的有关UCAV资料。从以下七个方面论述UCAV研发中的一些主要问题：无人战斗机概述；无人战斗机发展的背景与原由；无人战斗机的战术技术要求与作战特点；无人战斗机研发的技术途径；各国在研的各种无人战斗机方案；无人战斗机研发中有待解决的问题和关键技术。     

无人战斗机述论

无人战斗机（UCAV）是一种全新的空中武器系统，现阶段主要功能是实施防空压制和纵深打击。20世纪90年代，美国抢先将其列入军事装备发展计划，引起各国军界极大关注，兴起了世界范围的研制UCAV热潮。本文参考国内外公开文献和网上检索到的有关UCAV资料，从以下七个方面论述UCAV研发中的一些主要问题：1．无人战斗机概述 2．无人战斗机发展的背景与原由 3．无人战斗机的战术技术要求与作战特点 4．无人战斗机研发的技术途径 5．各国在研的各种无人战斗机方案 6．无人战斗机研发中有待解决的问题和关键技术 7．结束语     

无人战斗机述论

2 推动无人战斗机发展的背景与原由(略)3无人战斗机的战术技术要求与作战特点3.1 对无人战斗机特殊的战术技术要求 据悉1997年初,在美国的中国湖城,美军方召集200多名专家历时多日专题研讨UCAV的战术技术要求问题,研究报告未见发表,但近些年文刊上也陆续有这方面的讨论(主要是针对对地攻击型UCAV的战技要求),其要点归纳如下:     

自适应机翼技术的分类和实现途径

自适应机翼技术研究可分为通过机翼结构较小尺度变形的流动控制设计和较大尺度改变机翼几何构型的自适应结构设计两个范畴。改变机翼构型的自适应结构又包括可变前后缘结构、扭转机翼盒段结构、可变展弦比机翼结构这三种实现方式。根据目前自适应机翼技术的研究现状,归纳出了实现机翼自适应功能的两种途径,其中,采用智能材料结构进行驱动控制的研究代表了自适应机翼技术的发展趋势,而基于传统材料结构的自适应机翼技术则在现阶段更具有工程应用价值。     

A适应机翼技术的分类和实现途径

自适应机翼技术研究可分为通过机翼结构较小尺度变形的流动控制设计和较大尺度改变机翼几何构型的A适应结构设计两个范畴。改变机翼构型的自适应结构义包括可变前后缘结构、扭转机翼盒段结构、可变展弦比机翼结构这三种实现方式。根据日前自适应机翼技术的研究现状，归纳出了实现机翼自适应功能的两种途径，其中，采川智能材料结构进行驱动控制的研究代表了自适应机翼技术的发展趋势，而基于传统材料结构的自适应机翼技术则在现阶段更具有工程应用价值。     

无人驾驶飞行器的气动特点和设计

首先论述了发展无人驾驶飞行器(UAV)的重要性,集中介绍了2种UAV的平台,包括:高空长航时UAV和无人战斗机(UCAV)。讨论了这2种飞行器空气动力特点和气动设计的主要问题。对于高空长航时UAV设计中要重点发展的专用翼型的设计,介绍了一种新型的杂交设计思想和提出了基于CFD技术的多目标多点优化设计的工具。讨论了此类飞行器三维机翼设计的基本要求和三维后掠自然层流机翼的设计。UCAV设计中强调了气动/隐身综合设计的重要性,讨论了无尾布局时新型先进气动控制和矢量推进相结合的必要和难点。     

无人战斗机概念及其技术需求研究

无人战斗机作为一种新型武器系统,将在未来空战中发挥重大作用。本文主要就目前存在的各种无人战斗机(UCAV)概念进行了研究,分析了其基本性能和技术需求,提出了未来无人战斗机的三种发展趋势。     

无人战斗机的发展及其关键技术

回顾了无人战斗机（UCAV）的发展背景，简要介绍了目前国外无人战斗机的发展现状和重点研究方向。分析了其关键技术和发展过程中应解决的主要问题，详细介绍了其系统构成和技术要求，研究了未来无人战斗机系统成功的关键技术和人员因素问题，对我国UCAV的研制和发展具有指导意义和参考价值。     

空天体系对抗下未来战斗机发展的一些思考

本文从在未来作战体系中对传统意义上的战斗机有无存在的必要性,未来战斗机的主要作战使命,发展思路,主要特征,使用方式等方面对未来战斗机的特征进行了一些概念性研究和描述。在此基础上,对未来变体战斗机、无人战斗机(UCAV)、未来变体UCAV的关键技术等进行了初步的分析。     

智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望

变体飞行器可以根据不同的飞行条件改变自身形状以获得最优的气动性能,大大提高飞行器的综合性能,是未来飞行器发展的重要方向之一。新型智能材料和结构具有驱动、变形、承载、传感等特点,为变体飞行器的设计提供了新的技术途径。本文根据不同可变形机翼结构分类,详细阐述了智能材料和结构在自适应结构、智能驱动器和变形蒙皮等方面的研究现状。变体飞行器的实现亟需解决变形/承载一体化蒙皮技术、轻质大输出力驱动器技术和自适应结构技术等关键技术,本文还对智能材料和结构未来在变体飞行器上的应用前景进行了展望。     

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

 飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。     

飞翼布局在无人侦察作战飞机上的应用探讨

从飞翼布局的特点出发,分析将飞翼布局应用于无人侦察作战飞机的优势,并探讨了将飞翼布局在应用中引入的几个主要技术问题。最后,指出飞翼布局是无人侦察作战飞机气动布局的较好选择。     

无尾飞翼气动布局是UCAV总体设计的最佳选择

从我国UCAV使用要求(作战模式)出发，分析了四个突出的设计特点，并且阐述了无尾飞翼气动布局的固有优势，最后得出无尾飞翼气动布局是我国UCAV总体设计方案的最佳选择。同时分析了无尾飞翼气动布局的主要问题及其解决途径，设计思想符合航空飞行器设计规律。     

自适应机翼翼型变形的研究现状及关键技术

自适应机翼具有巨大的应用潜力,是未来飞机设计的必然趋势,已经得到了广泛的关注。分别从自适应变弯度前缘、自适应变弯度后缘以及变厚度机翼三个方面阐述了其变形原理,并对使用的蒙皮、驱动方式、研究方法等进行了归纳总结,指出了未来的发展趋势,提出了自适应机翼亟需解决的关键技术,包括兼具大变形和高承载功能的柔性蒙皮的设计、自适应驱动系统设计、协同控制系统的设计、分布式传感器网络,可为自适应机翼结构的设计与实现途径提供一定的技术参考。     

飞翼式UCAV低空段动静稳定性研究

采用飞翼式气动布局的UCAV能够很好地满足现代作战的要求。这种非常规布局的飞机, 由于它缺少尾翼, 对于飞机的动静稳定性分析来说是一个挑战。对于无垂尾飞机, 其稳定性的主要努力方向应该在低空段。本文在低空段, 对于飞机的纵向和侧向运动上采用解藕的分析方法获得飞机的运动方程; 接着根据风洞试验的数据, 在MATLAB中建立仿真模型获得飞机的仿真曲线, 通过对仿真曲线的分析, 验证了飞机的纵向和侧向的不稳定性。最后, 通过与已经成功应用于实战的B-2隐形飞机的对比, 分析了在应用控制增稳的控制技术后, 飞翼式布局的UCAV的实用性。     

Integrated optimization design of smart morphing wing for accurate shape control

Smart morphing wing, which is equipped with smart materials and able to change structural geometry adaptively, can further improve aerodynamic efficiency of aircraft. This paper presents a new integrated layout and topology optimization design for morphing wing driven by shape memory alloys (SMAs). By simultaneously optimizing the layout of smart actuators and topology of wing substrate, the ultimately determined configuration can achieve smooth, continuous and accurate geometric shape changes. In addition, aerodynamic analysis is carried out to compare smart morphing wing with traditional hinged airfoil. Finally, the optimized smart wing structure is constructed and tested to demonstrate and verify the morphing functionality. Application setbacks are also pointed out for further investigation.     

Topology optimization of compliant adaptive wing leading edge with composite materials

An approach for designing the compliant adaptive wing leading edge with composite material is proposed based on the topology optimization. Firstly, an equivalent constitutive relationship of laminated glass fiber reinforced epoxy composite plates has been built based on the symmetric laminated plate theory. Then, an optimization objective function of compliant adaptive wing leading edge was used to minimize the least square error（LSE） between deformed curve and desired aerodynamics shape. After that, the topology structures of wing leading edge of different glass fiber ply-orientations were obtained by using the solid isotropic material with penalization（SIMP） model and sensitivity filtering technique. The desired aerodynamics shape of compliant adaptive wing leading edge was obtained based on the proposed approach. The topology structures of wing leading edge depend on the glass fiber ply-orientation. Finally, the corresponding morphing experiment of compliant wing leading edge with composite materials was implemented, which verified the morphing capability of topology structure and illustrated the feasibility for designing compliant wing leading edge. The present paper lays the basis of ply-orientation optimization for compliant adaptive wing leading edge in unmanned aerial vehicle（UAV） field.     

无人作战飞机的机动能力分析

采用有人战斗机去除人生理条件限制方法,探讨了无人作战飞机机动过载的增长潜力(机动能力)。结果表明,对比有人战斗机,无人作战飞机还具有很大的过载能力提升潜力。通过对影响有人战斗机的机动过载提高主要因素的分析,指出设计高机动无人作战飞机的技术途径及所涉及到的关键技术问题。