X-56A無人機(jī)——

折翼的飛鳥

日前，有媒體報(bào)道，美國(guó)1架X-56A無人機(jī)在美國(guó)愛德華茲基地試飛時(shí)墜毀。該項(xiàng)目是為了解決柔性機(jī)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(jī)翼作準(zhǔn)備。

X-56A是一種創(chuàng)新型模塊化無人飛行研究機(jī)，首架飛機(jī)于2013年6月試飛，它采用倒海鷗式三角形構(gòu)型，翼展長(zhǎng)8.5米，重量約為218千克，配有2臺(tái)36千克推力的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)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(jī)降落傘，飛行高度可達(dá)1200多米，速度130千米/小時(shí)。該機(jī)的柔性機(jī)翼被設(shè)計(jì)成兩層玻璃纖維結(jié)構(gòu)，以使機(jī)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(duì)于研制未來的遠(yuǎn)程飛機(jī)，節(jié)油客機(jī)以及貨運(yùn)飛機(jī)具有重大意義。與傳統(tǒng)的固定且較短的機(jī)翼相比，X-56A的機(jī)翼可以對(duì)于飛行過程中由氣流引起的顫振進(jìn)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(jī)翼上安裝的傳感器，探測(cè)顫振和陣風(fēng)載荷，再利用風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)這些彎曲運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制。

什么是顫振現(xiàn)象？它對(duì)飛機(jī)的飛行又有什么影響？顫振，簡(jiǎn)單地說，就是彈性結(jié)構(gòu)在均勻氣流中受到空氣動(dòng)力、彈性力和慣性力的耦合作用而發(fā)生的大幅度振動(dòng)。顫振問題在飛行器中尤為突出，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)到達(dá)一定速度后，飛機(jī)機(jī)翼、尾翼和操縱面會(huì)產(chǎn)生顫振，迄今還未能從設(shè)計(jì)角度完全預(yù)測(cè)和排除。據(jù)報(bào)道，1997年9月，美國(guó)一架F-117A“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)生了機(jī)翼顫振，使一個(gè)機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)的最后階段進(jìn)行顫振特性分析，力求通過少量的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)特性改進(jìn)，加上合理的主動(dòng)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(jì)和優(yōu)良的主動(dòng)控制技術(shù)，即可以提供飛行的可靠性，還可以減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量。而X-56A無人機(jī)的研究便是該領(lǐng)域的最新實(shí)踐，X-56A雖然尺寸較小，但仍能展示與真實(shí)的高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)或者更大的遠(yuǎn)程飛機(jī)相同的氣彈現(xiàn)象。

X-56A無人機(jī)主要開展的就是可能出現(xiàn)顫振的飛行包線邊界的試驗(yàn)。一旦試驗(yàn)成功，該成果將對(duì)美軍新一代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的研制有所幫助。