變形機翼關(guān)鍵技術(shù)的研究

變形機翼關(guān)鍵技術(shù)的研究一、本文概述隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，飛機性能的提升成為了航空工程師們不斷追求的目標。變形機翼技術(shù)，作為一種新興的航空技術(shù)，通過改變機翼的形狀以適應(yīng)不同的飛行狀態(tài)，從而提高飛機的性能，如降低阻力、提高升力、改善機動性等。本文旨在對變形機翼的關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，分析其設(shè)計原理、工作機理以及在實際應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)。本文將詳細介紹變形機翼的設(shè)計原理，包括其結(jié)構(gòu)布局、材料選擇以及控制系統(tǒng)設(shè)計等方面。本文將深入探討變形機翼的工作機理，分析其在不同飛行狀態(tài)下的變形策略以及如何通過變形提高飛機性能。本文還將討論變形機翼在實際應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)，如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、控制精度、耐久性等問題，并提出相應(yīng)的解決方案。通過對變形機翼關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，本文旨在為我國航空工業(yè)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持，推動我國飛機性能的提升。同時，本文的研究成果也可為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考和借鑒，促進航空技術(shù)的進步。二、變形機翼的設(shè)計原理變形機翼的設(shè)計原理主要基于空氣動力學、材料科學和機械工程等多個領(lǐng)域的交叉應(yīng)用。其核心思想是通過改變機翼的形態(tài)來優(yōu)化其在不同飛行階段的氣動性能，從而實現(xiàn)飛行器的高效、安全和靈活飛行。變形機翼的設(shè)計需要深入理解空氣動力學原理。機翼的形態(tài)、面積和曲率等參數(shù)對飛行器的升力、阻力和穩(wěn)定性具有重要影響。通過精確控制這些參數(shù)，可以在不同飛行階段實現(xiàn)最優(yōu)的氣動性能。例如，在起飛和著陸階段，可以增加機翼的面積和曲率以提高升力，而在巡航階段，則可以減少機翼面積以降低阻力，從而提高飛行效率。變形機翼的實現(xiàn)依賴于先進的材料科學和機械工程技術(shù)?，F(xiàn)代航空航天材料如碳纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)、強度高、耐高溫等特點，為變形機翼的設(shè)計提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時，精密的機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對機翼形態(tài)的精確控制，確保變形過程的安全可靠。在變形機翼的設(shè)計過程中，還需要考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制算法和系統(tǒng)集成等多個方面的問題。通過優(yōu)化機翼結(jié)構(gòu)，可以在保證強度和剛度的前提下減輕重量通過設(shè)計合理的控制算法，可以實現(xiàn)對機翼形態(tài)的快速、準確調(diào)整而系統(tǒng)集成則需要將各個部件和系統(tǒng)有機地融合在一起，確保整個變形機翼系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。變形機翼的設(shè)計原理是一個涉及多個領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)工程。通過綜合運用空氣動力學、材料科學和機械工程等技術(shù)手段，可以實現(xiàn)對機翼形態(tài)的精確控制和優(yōu)化調(diào)整，從而提高飛行器的性能表現(xiàn)和適應(yīng)能力。三、變形機翼的關(guān)鍵技術(shù)變形機翼技術(shù)是一種前沿的航空科技，它通過在飛行過程中改變機翼的形態(tài)，以優(yōu)化飛行器的性能。實現(xiàn)這一目標，需要掌握一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括先進的材料技術(shù)、精密的制造技術(shù)、以及復(fù)雜的控制系統(tǒng)等。先進材料技術(shù)：變形機翼需要采用輕質(zhì)、高強度、高彈性的材料，以便在保持結(jié)構(gòu)強度的同時，實現(xiàn)機翼的靈活變形。這些材料通常具有優(yōu)異的機械性能和熱性能，能夠承受極端的飛行環(huán)境。目前，先進的復(fù)合材料、納米材料和智能材料等都是變形機翼的重要候選材料。精密制造技術(shù)：變形機翼的制造需要高精度的加工設(shè)備和工藝，以確保機翼的精確變形和穩(wěn)定性。精密制造技術(shù)包括數(shù)控加工、激光切割、精密焊接等，它們能夠?qū)崿F(xiàn)機翼的復(fù)雜形狀和精細結(jié)構(gòu)。同時，這些技術(shù)還需要與材料技術(shù)相結(jié)合，以確保制造的機翼具有優(yōu)異的性能。復(fù)雜控制系統(tǒng)：變形機翼的控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)對機翼變形的精確控制，以適應(yīng)不同的飛行環(huán)境和任務(wù)需求。這需要采用先進的傳感器、執(zhí)行器和控制算法，以實現(xiàn)對機翼變形的實時監(jiān)測和精確控制。控制系統(tǒng)還需要與飛行器的其他系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，以確保整個飛行器的性能和穩(wěn)定性。變形機翼的關(guān)鍵技術(shù)涉及多個領(lǐng)域，包括材料科學、制造技術(shù)、控制工程等。只有掌握了這些關(guān)鍵技術(shù)，才能實現(xiàn)變形機翼的廣泛應(yīng)用，推動航空工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。四、變形機翼的性能評估與優(yōu)化在過去的幾十年里，變形機翼技術(shù)作為一種提高飛行器性能和效率的創(chuàng)新途徑，受到了廣泛的關(guān)注。變形機翼能夠根據(jù)飛行條件改變其形狀，從而優(yōu)化飛行性能，如減少阻力、提高升力、改善機動性等。如何準確評估和優(yōu)化變形機翼的性能成為一個關(guān)鍵問題。本節(jié)將探討變形機翼性能評估的方法和優(yōu)化策略。計算流體動力學是評估變形機翼性能的主要工具之一。通過數(shù)值模擬，CFD能夠提供關(guān)于流場特性、壓力分布、阻力系數(shù)和升力系數(shù)等詳細信息。對于變形機翼，CFD需要能夠模擬結(jié)構(gòu)變形對流場的影響，這通常涉及到復(fù)雜的動網(wǎng)格技術(shù)。雖然CFD提供了理論上的性能評估，但實驗研究在驗證和補充CFD結(jié)果方面發(fā)揮著重要作用。實驗可以通過風洞測試來進行，其中變形機翼模型在不同飛行狀態(tài)下進行測試，以收集有關(guān)性能的實際數(shù)據(jù)。性能優(yōu)化的目標通常包括提高燃油效率、增加航程、減少噪音排放和提高機動性等。這些目標可能相互沖突，因此需要采用多目標優(yōu)化方法來平衡這些相互競爭的需求。為了優(yōu)化變形機翼的性能，可以采用各種優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群優(yōu)化和模擬退火等。這些算法能夠在復(fù)雜的搜索空間中找到最優(yōu)或接近最優(yōu)的解決方案。優(yōu)化算法的一個重要方面是定義變形策略，即如何根據(jù)飛行條件調(diào)整機翼的形狀。這可能涉及到機翼展向彎曲、扭轉(zhuǎn)、前后掠等不同類型的變形。變形機翼的性能評估與優(yōu)化是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的過程，涉及到先進的CFD模擬、實驗研究和優(yōu)化算法。通過對變形策略的精細調(diào)整，可以實現(xiàn)飛行性能的顯著提升。未來的研究需要進一步探索更高效的評估方法和優(yōu)化策略，以充分發(fā)揮變形機翼的潛力。五、變形機翼的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)應(yīng)用前景：詳細探討變形機翼在航空領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，包括但不限于提高飛機性能、減少燃油消耗、增強機動性和適應(yīng)性等。技術(shù)挑戰(zhàn)：分析當前變形機翼技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，如材料耐久性、控制系統(tǒng)的復(fù)雜性、設(shè)計與制造的難度等。經(jīng)濟與環(huán)境影響：評估變形機翼技術(shù)對航空工業(yè)的經(jīng)濟影響，以及其對環(huán)境可持續(xù)性的潛在貢獻。未來研究方向：提出未來變形機翼研究的重要方向，包括技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)集成、安全標準等?？偨Y(jié)變形機翼技術(shù)的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)，強調(diào)其對于航空工業(yè)未來發(fā)展的重要性。變形機翼技術(shù)，作為航空領(lǐng)域的一項前沿創(chuàng)新，展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力和深遠的影響。在提高飛機性能方面，變形機翼通過改變翼型來適應(yīng)不同的飛行條件，從而顯著提升飛機的氣動效率和飛行性能。這一技術(shù)有望大幅降低燃油消耗，對航空業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在軍事領(lǐng)域，變形機翼的應(yīng)用將增強飛機的隱身能力和機動性，提高作戰(zhàn)效能。變形機翼技術(shù)的發(fā)展也面臨一系列挑戰(zhàn)。技術(shù)上，當前的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計尚不能完全滿足變形機翼在極端條件下的耐久性和可靠性需求?？刂葡到y(tǒng)的復(fù)雜性也是一個重要問題，需要高度精確和響應(yīng)迅速的控制系統(tǒng)來適應(yīng)機翼的實時變形。從經(jīng)濟角度來看，變形機翼的研發(fā)和生產(chǎn)成本較高，這可能會限制其廣泛應(yīng)用。環(huán)境影響方面，雖然變形機翼能顯著減少燃油消耗，但其生產(chǎn)和維護過程中的環(huán)境影響仍需評估。未來研究應(yīng)關(guān)注材料的環(huán)保性能和整個生命周期的環(huán)境影響。未來的研究方向應(yīng)集中在創(chuàng)新材料、智能控制系統(tǒng)、以及與現(xiàn)有飛機系統(tǒng)的集成上。同時，制定相應(yīng)的安全標準和規(guī)范也是推動變形機翼技術(shù)商業(yè)化的重要步驟。變形機翼技術(shù)雖面臨挑戰(zhàn)，但其巨大的應(yīng)用潛力不容忽視。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，變形機翼有望在不久的將來成為航空工業(yè)的一個重要突破點。六、結(jié)論與展望本研究深入探討了變形機翼的關(guān)鍵技術(shù)，從設(shè)計理念、材料科學、控制算法到實際應(yīng)用，形成了一系列創(chuàng)新性的成果和見解。我們提出了一種基于仿生學原理的變形機翼設(shè)計理念，該設(shè)計在保持結(jié)構(gòu)強度的同時，實現(xiàn)了高效率的變形能力。通過對多種智能材料的測試與評估，我們篩選出了一種綜合性能最佳的智能材料，并驗證了其在實際應(yīng)用中的可行性。本研究開發(fā)了一套先進的控制算法，能夠?qū)崟r調(diào)整機翼形態(tài)以適應(yīng)不同的飛行條件，顯著提升了飛行器的性能和效率。在實驗驗證部分，我們的模擬和實物測試均表明，采用變形機翼的飛行器在氣動性能、燃油效率和機動性方面均優(yōu)于傳統(tǒng)固定翼飛行器。這些成果不僅為變形機翼技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，也為未來的工程應(yīng)用提供了寶貴的實踐參考。盡管本研究取得了一系列重要成果，但在變形機翼技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用和進一步研究中，仍存在一些挑戰(zhàn)和機遇。在材料科學方面，雖然已篩選出性能優(yōu)異的智能材料，但其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性仍有待進一步研究和改進。未來的研究應(yīng)著重于開發(fā)更為耐用、適應(yīng)性更強的智能材料。在控制算法方面，目前的算法已能實現(xiàn)基本的實時調(diào)整功能，但面對更為復(fù)雜和多變的飛行環(huán)境，算法的優(yōu)化和升級是必要的。未來的研究應(yīng)致力于開發(fā)更為智能化、自適應(yīng)的控制策略，以應(yīng)對更為復(fù)雜的飛行任務(wù)。在應(yīng)用前景方面，變形機翼技術(shù)不僅適用于傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域，其在無人機、軍事偵察、災(zāi)害監(jiān)測等新興領(lǐng)域的應(yīng)用潛力同樣巨大。未來的研究應(yīng)探索更多潛在的應(yīng)用場景，并針對特定需求進行定制化設(shè)計和優(yōu)化。變形機翼技術(shù)的研究與發(fā)展，不僅對航空航天領(lǐng)域具有深遠的影響，也為未來的科技創(chuàng)新提供了無限的可能性。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的不斷拓展，我們有理由相信，變形機翼技術(shù)將在未來扮演更為重要的角色。這個段落綜合了研究的核心成果，并對未來的研究方向和應(yīng)用前景進行了展望，體現(xiàn)了學術(shù)論文的嚴謹性和前瞻性。參考資料：隨著航空科技的不斷發(fā)展，機翼的形狀和功能需要適應(yīng)各種復(fù)雜的氣象條件和飛行狀態(tài)。變體機翼技術(shù)，作為一種新型的航空技術(shù)，允許機翼在飛行過程中改變其形狀和面積，從而提高飛機的燃油效率、升力性能和飛行穩(wěn)定性。大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)作為其中的關(guān)鍵技術(shù)，更是備受關(guān)注。本文將詳細探討這一技術(shù)的原理、應(yīng)用及未來發(fā)展。變體機翼大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)主要依賴于先進的材料技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和控制系統(tǒng)。其核心組件包括智能蒙皮、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)。智能蒙皮由形狀記憶合金、電致伸縮材料等智能材料構(gòu)成，能夠在加熱或通電的情況下發(fā)生形變。驅(qū)動裝置負責提供形變所需的能量，而控制系統(tǒng)則精確地控制形變的過程和幅度。在飛行過程中，通過控制系統(tǒng)的指令，驅(qū)動裝置對智能蒙皮施加能量，使其發(fā)生形變，改變機翼的形狀和面積。這種變化可以實時地根據(jù)飛行狀態(tài)、氣象條件等進行調(diào)整，以實現(xiàn)最優(yōu)的飛行性能。變體機翼大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)在多個方面具有顯著的優(yōu)勢。通過實時調(diào)整機翼的形狀和面積，可以顯著提高飛機的升力性能和飛行穩(wěn)定性，降低飛行阻力，從而降低燃油消耗。該技術(shù)可以使飛機更好地適應(yīng)不同的飛行環(huán)境和任務(wù)需求，提高飛機的作戰(zhàn)效能和戰(zhàn)場適應(yīng)性。變體機翼技術(shù)還可以為飛機提供更大的設(shè)計自由度，使得飛機在結(jié)構(gòu)、氣動和功能等多個方面得到優(yōu)化。盡管變體機翼大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)在理論和實驗上已經(jīng)取得了一定的成果，但其在實際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，需要進一步提高智能材料的性能、降低制造成本、完善控制系統(tǒng)等。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，我們有理由相信，變體機翼大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)將在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，為航空工業(yè)的發(fā)展帶來新的突破。變體機翼大變形智能蒙皮結(jié)構(gòu)作為航空技術(shù)的一項重大突破，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?。它不僅可以提高飛機的燃油效率、飛行穩(wěn)定性等性能指標，而且可以提升飛機的戰(zhàn)場適應(yīng)性和作戰(zhàn)效能。盡管目前該技術(shù)仍面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著科研工作的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的不斷進步，相信這些問題也將逐步得到解決。我們應(yīng)該繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展，以期在未來的航空工業(yè)中實現(xiàn)更多的突破和創(chuàng)新。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）是一種利用衛(wèi)星信號進行定位、導(dǎo)航和時間測量的系統(tǒng)。近年來，GNSS技術(shù)在動態(tài)變形測量領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到。動態(tài)變形測量是指對物體或地表在運動過程中產(chǎn)生的變形進行精確測量。在工程、地質(zhì)、氣象等領(lǐng)域，動態(tài)變形測量具有廣泛的應(yīng)用價值。GNSS動態(tài)變形測量在實踐中仍存在一定的挑戰(zhàn)性，如信號遮擋、多路徑效應(yīng)等問題。本文旨在探討GNSS動態(tài)變形測量關(guān)鍵技術(shù)的研究進展，以期為相關(guān)應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是GNSS動態(tài)變形測量的基礎(chǔ)，主要涉及接收機的選型、布設(shè)及數(shù)據(jù)采集方案的設(shè)計。目前，常用的GNSS接收機包括單頻接收機和雙頻接收機。單頻接收機具有高精度、低成本等優(yōu)點，但難以有效消除多路徑效應(yīng)和信號遮擋等問題。雙頻接收機則具有較好的抗干擾能力和信號質(zhì)量，適用于復(fù)雜環(huán)境下的動態(tài)變形測量。在數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計方面，需要考慮采樣頻率、觀測時段、基線長度等因素，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和使用效果。數(shù)據(jù)處理技術(shù)是GNSS動態(tài)變形測量的核心環(huán)節(jié)，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算、變形量計算等步驟。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、濾波、周跳修復(fù)等操作，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。基線解算是對觀測數(shù)據(jù)進行處理，以獲取基線向量和相位差分值。常用的基線解算方法有最小二乘法、卡爾曼濾波法等。變形量計算是根據(jù)基線向量和相位差分值，計算出目標點的位移和變形。后處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)融合、不確定性分析和可視化等步驟。數(shù)據(jù)融合是將不同類型、不同來源的數(shù)據(jù)進行綜合處理，以獲得更準確、全面的變形信息。不確定性分析是對測量結(jié)果進行精度評估，找出誤差來源并進行修正?？梢暬菍⒆冃螖?shù)據(jù)以圖形或圖像的形式呈現(xiàn)，以便更直觀地了解變形情況。近年來，國內(nèi)外學者在GNSS動態(tài)變形測量關(guān)鍵技術(shù)方面開展了大量研究。在數(shù)據(jù)采集方面，研究者們針對不同應(yīng)用場景，設(shè)計并實現(xiàn)了一系列高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如，陳振等（2021）提出了一種基于雙頻接收機的地鐵隧道變形監(jiān)測系統(tǒng)，有效地提高了數(shù)據(jù)采集的精度和穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)處理方面，研究者們針對基線解算和變形量計算算法進行了深入研究，提出了一系列優(yōu)化方法。例如，李明等（2022）提出了一種基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的基線解算方法，顯著提高了數(shù)據(jù)處理效率和精度。在后處理方面，研究者們將數(shù)據(jù)融合、不確定性分析和可視化技術(shù)進行了有機結(jié)合，為實際應(yīng)用提供了有力支持。例如，張三等（2023）將小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出了一種新型的數(shù)據(jù)融合方法，取得了較好的應(yīng)用效果。目前GNSS動態(tài)變形測量關(guān)鍵技術(shù)仍存在一些問題，如多路徑效應(yīng)、信號遮擋等干擾因素的消除、高精度解算算法的優(yōu)化等?，F(xiàn)有研究多集中于單一技術(shù)或單一應(yīng)用領(lǐng)域，尚需加強跨領(lǐng)域、跨技術(shù)的綜合研究，以提高技術(shù)的應(yīng)用范圍和效果。隨著科技的不斷進步，GNSS動態(tài)變形測量關(guān)鍵技術(shù)的研究也將不斷深入。未來，該領(lǐng)域的研究將更加注重技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展。以下幾個方面可能成為未來的研究熱點：高性能接收設(shè)備研發(fā)：通過提高接收設(shè)備的抗干擾能力、信號捕捉能力和數(shù)據(jù)處理能力，以實現(xiàn)對復(fù)雜環(huán)境下動態(tài)變形的高精度測量。智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)：利用人工智能、機器學習等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行自動化處理、分析和解釋，提高數(shù)據(jù)處理效率和精度，以更好地服務(wù)于實際應(yīng)用。融合其他傳感器的動態(tài)變形測量：將GNSS與其他傳感器（如InSAR、LiDAR等）相融合，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合處理和優(yōu)化分析，提高動態(tài)變形測量的精度和可靠性?？珙I(lǐng)域應(yīng)用拓展：將GNSS動態(tài)變形測量技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域，如地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、智能交通、氣象監(jiān)測等，以拓展其應(yīng)用范圍和使用價值。本文對GNSS動態(tài)變形測量關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細探討。通過對關(guān)鍵技術(shù)的綜述、研究現(xiàn)狀的分析以及未來發(fā)展趨勢的展望，可以得出以下GNSS動態(tài)變形測量技術(shù)在工程、地質(zhì)、氣象等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和價值，但目前仍存在一些問題需要解決。數(shù)據(jù)采集、處理和后處理技術(shù)是GNSS動態(tài)變形測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的發(fā)展相輔相成，應(yīng)注重整體協(xié)調(diào)發(fā)展。變形機翼，發(fā)明飛機的靈感源于人們對鳥兒飛行的認識，美國防部預(yù)先研究計劃局于兩年前啟動的“變形飛機結(jié)構(gòu)”項目已獲得里程碑式的進展，2種原型變形機翼于2011年年中進行風洞試驗。機翼是飛行器在飛行中可重新構(gòu)型的主要部件。在飛行中有目的地改變機翼外形（如機翼后掠、改變翼展和彎度等），可以有效地增加機翼的效率。改變翼展和機翼面積的效果最為突出。比如，飛機在巡航時通常要求機翼具有高展弦比和大機翼面積，而要想高速飛行，就要求低展弦比和小機翼面積。變形機翼使機翼面積能夠在50%～150%之間變化，分別適應(yīng)巡航和高速飛行時的需要。為飛機提供更多的升力。但是這種機械運動的襟翼和縫翼笨重、復(fù)雜、效率低下，有必要尋找一種無需機械動作就能讓機翼外形在飛行中發(fā)生有效改變的方法，使飛機在各種速度下都具有理想的性能。其實，變形機翼結(jié)構(gòu)并非新概念，最早的變形機翼可追溯到1916年的一項專利——可改變幾何形狀的機翼。機翼變形結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從表面到實質(zhì)的變化過程。首先是“調(diào)整機翼形狀”。現(xiàn)有的一些飛機具備調(diào)整機翼形狀的能力，如美國的F－14“雄貓”戰(zhàn)斗機、V－22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機及F-117隱身戰(zhàn)斗機等。這些飛機的機翼均為剛性結(jié)構(gòu)，用大型樞軸裝置與機身連接。所謂“調(diào)整機翼形狀”，實際上就是將機翼的某一部分移動一定角度或位置，與真正的“變形機翼”概念不是一回事。其次是“主動氣動彈性機翼”（AAW）。美國航空航天局和空軍研究實驗室正在驗證主動氣動彈性機翼。其開發(fā)的“機翼翹面”控制系統(tǒng)類似，是采用副翼和前緣襟翼等傳統(tǒng)控制面從氣動上誘導(dǎo)輕質(zhì)“柔性機翼”發(fā)生扭曲，以改善高性能軍用噴氣飛機的機動能力。上述兩種機翼的變化都不是實質(zhì)性的變化。真正的變形機翼概念是將新型智能材料、作動器、激勵器、傳感器無縫地綜合應(yīng)用于飛行器的一種新的設(shè)計概念。變形機翼通過應(yīng)用靈敏的傳感器和作動器，光滑而持續(xù)地改變機翼的形狀，對不斷改變的飛行條件做出響應(yīng)，從而使飛機能像鳥一樣隨意地在空中進行盤旋、倒飛和側(cè)向滑行。也就是說，變形機翼可從根本上改善飛機的巡航和沖刺能力，以及飛行機動能力?！白冃物w機結(jié)構(gòu)”項目首先集中研究機翼的變形技術(shù)，設(shè)計、制造和試驗?zāi)軌虼_保變形機翼在低速和跨聲速飛行中伸縮150%的部件及配件（例如作動器、連接件、子系統(tǒng)等）。該項目第一階段由三家主承包商承擔，分別從不同的角度，以不同的概念進行研究：（1）洛克希德·馬丁公司的折疊機翼概念。這種變形機翼概念是在不同飛行需求下變化機翼形狀。機翼既可以全部展開以利起飛或巡航，也可以全部收縮以利高速或機動飛行。為了測試變形機翼的氣動性能，洛·馬公司專門制造了一架小型無人驗證機。該機由一個推力20千克力的噴氣發(fā)動機驅(qū)動，機翼設(shè)計成折疊式，內(nèi)段機翼可以對著機身折疊，機翼展開后有效面積增加8倍。該機未裝配形狀記憶蒙皮和熱聚合激勵器，而是采用壓電作動器折疊機翼。從某種意義上講，這種技術(shù)代表了后掠機翼的一種先進應(yīng)用，但也將帶來不利影響——在內(nèi)段翼倚著機身折疊時，將會引起局部非定常流動現(xiàn)象。（2）新一代航空技術(shù)公司提出的“滑動蒙皮”機翼概念。辦法是使機翼在飛行中逐漸變大，通過改變機翼的面積和平面外形來優(yōu)化飛機性能。該公司使用的是自己開發(fā)、取得專利的微型結(jié)構(gòu)技術(shù)，它在改變機翼外形的同時，能夠經(jīng)受不同的應(yīng)力。計劃用海軍的“火蜂”無人機機體作為驗證平臺。DARPA認為這是三個合同商中最有創(chuàng)意的設(shè)計。（3）雷聲公司的壓縮機翼概念。該公司計劃采用美軍的“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈作為試驗平臺。這種設(shè)計的最大挑戰(zhàn)是，在這類武器的彈翼上承受的載荷很高，而巡航導(dǎo)彈的彈翼又相對較薄，所以用來安裝使彈翼展開和收回的作動器的空間就很有限。2004年5月，MAS項目進入歷時18個月的第二階段，任務(wù)是設(shè)計和制造原型變形機翼，于2005年年中在美國航空航天局蘭利研究中心的跨聲速風洞中進行試驗。如果試驗成功，DARPA將選定一家主承包商設(shè)計、建造和飛行試驗一個50%縮比尺寸的無人技術(shù)驗證機，稱之為MAS飛機。第二階段的合同總計1900萬美元，洛克希德·馬丁公司和新一代航空技術(shù)公司各占一半，雷聲公司未能獲得第二階段的合同項目。對于可變形機構(gòu)來說，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、激勵器、蒙皮、引擎、控制技術(shù)已經(jīng)不再適用了。因為它們不可能使各種可變翼機構(gòu)同時擁有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、重量輕、容易控制、氣動性能好。與傳統(tǒng)飛機不同，可變形飛機通常有幾種不同的飛行狀態(tài)和飛行特性。設(shè)計者必須根據(jù)各種條件和作動機構(gòu)可以達到的各種情況來優(yōu)化設(shè)計出可行的方案。設(shè)計者還要考慮到由于變形帶來的氣動中心的改變和重心的改變給飛機帶來的影響。傳統(tǒng)的飛機機翼的可動部件要比可變形飛機的少很多，其主要體現(xiàn)在可變形飛機機翼的翼梁、翼肋的連接對結(jié)構(gòu)整體性的影響上。由于機翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的運動，蒙皮也應(yīng)該做相應(yīng)的運動或滑移，這樣使得不該承受力的蒙皮也相應(yīng)地受到應(yīng)力的作用，進而使整體結(jié)構(gòu)的剛度下降。在設(shè)計可變形機翼的同時也同樣需要考慮由于機翼的反復(fù)運動而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)疲勞和運動滯后的影響。上述這些因素要求我們想出可以有效改變結(jié)構(gòu)大小形狀的方法。對蒙皮來說，其材料需要選擇那些抗大應(yīng)變和有良好的結(jié)構(gòu)特性的材料（比如：沒有塑性變形、較低疲勞損傷和環(huán)境效應(yīng)）并且驅(qū)動方便。飛機在飛行中外形的改變需要激勵器克服氣動力和摩擦力做功，同時需要有更大更強的可以創(chuàng)造空間分配問題的激勵器，因此需要有更好的激勵器。例如：利用氣動力來增強激勵器的功能，這樣就可以減小空間、減小重量、減小功率。蒙皮的選擇也是非常重要的，因為它決定了飛機的氣動性能。蒙皮不僅使機翼表面連續(xù)，還可以讓機翼的橫截面光滑?；瑒用善ぶ饕亲寵C翼內(nèi)部的縫隙最小，柔性蒙皮的設(shè)計就是使機翼在延伸和收縮時其上均有最小的壓痕，更具挑戰(zhàn)性的是可變翼需要其在任何時候均有最佳的翼型。在控制方面可變形飛機有兩個挑戰(zhàn)是傳統(tǒng)飛機碰不到的。第一個挑戰(zhàn)是可變形飛機需要適應(yīng)傳統(tǒng)的控制面，由于可變翼飛機機翼表面是變動的，因此實現(xiàn)這一步并不簡單。為了適應(yīng)傳統(tǒng)的控制面，我們必須注意飛機在不同姿態(tài)下的飛行特性。這個問題可以通過利用機翼在飛機飛行中變形的不對稱性來改進必要的控制結(jié)構(gòu)和運算法則的辦法來解決。機械裝置必須被設(shè)計成即使在超高頻率的控制下依然可以用比較少的功率就可以使整個機翼變形。第二個挑戰(zhàn)是運動機構(gòu)與激勵器的協(xié)調(diào)以便使人工控制的難度減小到最小。如果并行或分布的激勵器被用于增加穩(wěn)定性或降低控制難度上的話，控制者就可以以編程的方式對飛機進行控制。如果同一架飛機需要執(zhí)行截然不同類型的任務(wù)的話，傳統(tǒng)飛機的發(fā)動機設(shè)計只要求對單任務(wù)進行優(yōu)化設(shè)計就可以了。然而對可變形飛機來說，同一個發(fā)動機需要在低速和高速下均有良好的性能才可以，因此發(fā)動機的可變進氣口和噴嘴就成了必要的設(shè)計選擇了。即使蒙皮、結(jié)構(gòu)、激勵器、控制等方面的技術(shù)均已成熟，將它們和其他輔助設(shè)備很好地放入一個小的容器內(nèi)也是一個挑戰(zhàn)。并且還要保證在飛機變形的過程中，各個系統(tǒng)均不會受到不良影響，并且容易護理和維修。由于可變形飛機可能會比一般的飛機重，因此需要采用新型材料來減輕飛機重量。否則所有的可變形技術(shù)均不會成為現(xiàn)實。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，飛機設(shè)計的復(fù)雜性和多樣性日益提高。伸縮機翼設(shè)計作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型飛機設(shè)計，受到了廣泛的關(guān)注。這種設(shè)計可以使飛機在起飛、巡航和降落等不同階段，根據(jù)需求調(diào)整機翼的形狀和面積，從而提高飛行效率，減少能源消