变后掠机翼研究现状综述

然是未来飞行器发展的重要课题。 本文在总结学者们对变后掠
机翼研究的基础上，对不同变后掠 机翼的结构形式进行了详细归纳总 结，并对变后掠翼的飞行原理进行 了剖析；同时也对变后掠机翼飞行 器的国内外研究现状进行了综述， 最后在综合机翼的结构形式和飞行 原理的基础上对变后掠机翼的发展 提出了展望。
1 国内外发展历程
经过长时间的瓶颈和发展低 潮，可变后掠翼技术与无人机相结 合的设想被提出，为可变后掠翼的 发展迎来了新的生机。而新型智能 材料也不断被发现，为其提供了物 质基础。 1.2 国内发展历程
我国于20世纪六七十年代开始 变后掠翼技术的研究。南昌飞机制 造厂（现洪都航空工业集团）在米 格-23MC的基础上，制造强-6作为 强-5和歼-6的共同后续机，是我国 第一架变后掠翼飞机。1980年，我 国开展了一项大型部级变后掠翼技 术科研课题，并用时8年多取得重 大成果。但由于科技水平的限制， 强-6的尝试被迫宣告失败。此后相 当长时间，中国对变后掠翼技术的 研究没有实质进展。直至近年来， 随着无人机技术的发展，变后掠翼
中国高新科技 2019年第41期 ·31·
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性能的同时也存在两个主要缺点： ①机翼后掠角的变化会随之造成气 动中心位置的变化，从而影响飞机 的飞行稳定性；②变后掠翼的存在 是由复杂的机构和控制系统驱动 的，使得机身重量增加，灵活度减 小，同时也使得机翼悬挂点减少， 可维护性降低。如F-14战斗机，在 牺牲常规设计和制造程序的情况下 仍然超重，而且制造和维护费用较 大。因此，变后掠翼技术需要继续 改善驱动机构和结构，保证气动中 心在合理范围内变动并减小重量， 便于维护。
技术才逐渐兴起。
2 变后掠翼研究现状
变后掠翼的设计综合了飞行器 低速和高速飞行时的空气动力学优 势，能够使飞行器在低速和高速飞 行过程中都具有优异的飞行性能。 现阶段国内的科研单位及高等院校 均不断对此进行深入研究，主要集 中在最佳变后掠规律的研究、新型 变后掠机构的研究、变后掠机翼的 建模方法研究和计算机求解计算等 方面。
平直机翼飞机在低速飞行时具 有较好的性能，但当飞行速度在跨 音速阶段时，受到的激波阻力也会 随速度的提升呈几何倍增长；后掠 翼飞机在高速飞行时具有速度快、 飞行平稳等优点，但在亚音速状态 下飞行效率却较低。综合来看，如 果飞机在飞行中可以改变机翼的后 掠角，就可改善此矛盾。变后掠翼 飞机应运而生，机翼能随马赫数、 迎角等飞行参数的改变而改变其后 掠角，从而达到高适应性的目的； 具有综合飞行性能较高，燃油损耗 少等优点，在不同作战任务中均能 发挥出较高的作战效能。因此，变后 掠翼飞机具有极大的研究价值，也必
研究前沿
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摘要：变后掠翼飞机的机翼后掠角具有可变性，能够适应飞机在不同飞行速度下较好的气动效率，这是其 区别于固定翼飞机的最大优点，但变后掠翼飞机同时也具有稳定性差和执行机构系统庞大复杂的缺点。文 章通过综述变后掠翼飞机的发展历程和研究现状，分析了变后掠技术的优缺点，同时列举了几种关键的执 行机构，最后对变后掠技术的发展做出了展望。 关键词：变后掠翼；气动特性；变后掠规律；变后掠机构 文章编号：2096-4137（2019）05-031-03 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2019.05.06
1.1 国外发展历程 1944年，德国的设计师梅塞斯
米特提出变后掠翼的概念，同时设 计出世界上第一架变后掠翼概念飞 机Me P.1101，为飞行器的设计制 造提出了新的方向。第二次世界大 战结束以后，美国的贝尔实验室在 研究Me P.1101的基础上，设计出 在飞行中改变后掠角的贝尔X-5， 并于1951年完成试飞。但其压力重 心的变化会导致机头被推下，稳定 性较差。20世纪60年代中后期，美 国通用动力公司及格鲁曼公司共同 研制出F-111土豚（Aardvark）， 被称为真正意义上投入生产并服役 的变后掠翼飞机，但由于重量远远 超标，最终被放弃。20世纪六七十 年代是变后掠翼发展的黄金时
■ 文／汪芷菁
变后掠机翼研究现状综述
0 引言
飞机的飞行速度一直是衡量 飞机飞行性能的重要指标，尤其是 对机动性能要求极高的军用歼击 机，提高其飞行速度更是异常重 要。2018年11月在中国珠海航展中 歼-20和歼-10B等军用飞机更是展 现了精湛的飞行性能。然而飞机在 飞行速度不断提升的过程中，能够 在低速至高速飞行过程中持续保持 较好的气动力学特性却是比较困难 的，因此通过对飞机外形尤其是机 翼的特殊设计来改善此问题成为学 术界的研究焦点。
吕吉婵等利用遗传算法并结合 CAITA和Fluent软件研究了变后掠 机翼在中低空高度下的最佳变后掠 规律；刘璐等利用CFD数值模拟方 法并结合Matlab软件求解了指定高 度下的最佳变后掠规律；王钊设计 了一种弹簧式自适应变后翼机构， 并对其变后掠规律与空气动力学和 运动学进行了模拟仿真，验证了新 型机构的可行性；黄明晗等采用 Radau伪谱法（RPM）对高超声速 下的可变后掠翼战术导弹进行了概 念设计和弹道优化，并计算得到了 最佳值；龚奇骏以STM32F103ZET6
作为主控制器设计了一套变后掠翼 无人机飞控系统，能够得到更加精 确的飞行姿态信息。另外，还有其 他学者分别在变后掠翼航弹滑翔弹 道优化设计、阻力特性分析、动力学 控制及仿真、无人机设计和气动力学 问题等方面进行了详细的研究。
3 变后掠翼技术分析
期。先后出现了包括F-111系列、 B-1b、F-14、苏-24、苏-17/20、 米格-23、米格-27、图-22M、 图-160、狂风等十几个型号的变后 掠翼飞机。其中美国格鲁曼公司于 1968年研制的F-14最为先进。其机 翼由机载计算机控制，可实现后掠 角20°~68°的自动无级变化，然 而费用昂贵、维护代价高的缺陷限 制了实用性。