超级军网21世纪的新概念飞机（下）
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 07:04:06
21世纪的新概念飞机（下） （转自中国兵器工业集团公司网）
（2003年10月22日）
非常规布局飞行器
专家认为，现代航空技术将在21世纪获得重大发展，外形奇特、性能先进的飞行器将纷纷面世。
刚性旋翼直升机 美国正在研制A160“蜂鸟”无人驾驶直升机验证机，要求能携带136kg-227kg有效载荷，持续飞行40h以上，最大飞行速度达260km/h，不加油航程可达3700km。相比之下，现有直升机一般最多持续飞行8h，航程最大约为1300km。A160在外形上与现代直升机相差无已，机身采用流线体，机头下方装有传感器转塔，尾部设有尾桨，但它采用独特的大展弦比刚性旋翼，这是一种刚性三桨叶旋翼系统，从旋翼头到叶尖呈锥形，桨叶由粗到细，即从根部到梢部的厚度/弦长比逐渐变小，从而改善了升阻比。桨叶采用碳纤维复合材料，重量较轻，振动较小，而且不需要铰接，在同样升力状态下比常规直升机桨叶具有更大的直径和更低的桨盘载荷，可大大改善直升机的空气动力性能。 A160采用内燃发动机，旋翼转速可调，有利于优化燃油利用、外部条件、有效载荷和飞行高度等参数，而且可降低噪声。2002年1月，三桨叶型A160无人机进行了首飞。2002年11月，四桨叶型A160进行了首飞。与三桨叶型相比，四桨叶型升力增大30%，而重量增加很少。美特种作战司令部计划利用A160无人机作为未来侦察或监视直升机，美陆军计划将其用作未来战斗系统的一部分，并为其安装机载通信节点，用于信号情报和通信中继。
“静音”超音速飞机 按照美国防高级研究计划局的“静音超音速平台”计划，诺·格公司正在研制采用独特气动布局的“静音”超音速飞机，与“协和”飞机相比，其声爆低7倍。该机长47.5m，翼展17.7m，航程可达1100km，速度达2.4M。为实现低声爆设计要求，机翼采用大后掠、尖前缘的三角箭型翼面，机头呈尖锥型，前机身细长，后机身除了有一个梯形垂尾外，左右各有一平尾搭接在垂尾端部和机翼上，形成倒“V”字尾面。据称，尖锥型机头设计可使超音速气流在机头附近产生前压力尖锋，提高气流温度和声音速度，减弱声爆。大后掠箭形机翼设计可将机翼升力沿长度方向扩散，减弱气流在激波后的超压，从而减弱声爆。倒“V”字尾面设计一方面可以产生附加升力，另一方面可使飞机超音速飞行时与机翼产生有利干扰。设计人员认为，如果能将声爆强度减至2.2kg/m2以下，飞机在大陆上空以超音速飞行不会对地面造成声爆危害。
无尾飞机 真正意义上的无尾飞机是一种既没有垂尾又没有常规飞机空气动力操纵面的固定翼飞机，是一种综合飞控、一体化推力和隐身的先进作战飞机。美空军和NASA目前正在研制无尾飞机，并预计于2007年进行飞行试验。无尾飞机完全由矢量推力进行控制，发动机排气喷口设计为固定形式，并嵌入飞机蒙皮内，飞机飞行方向将通过一系列“射流”进行控制。“射流”喷管采用“射流”技术改变喷管的有效面积和矢量推力的方向，而实际发动机喷管的形状仍保持不变。如果这项技术得以实现，对发动机的设计和应用将产生重大影响，因为它取消了一般矢量推力喷管的要承受高温、高载荷的活动部件，并避免了由这些部件带来的结构和维修问题，将热喷管结构综合到飞机机体的冷结构中，可减轻重量，喷管外形完全融合在飞机外形中，从而大大改善隐身特性。而内部形状则可通过空气动力和热力学最佳化进行设计，可加快空气混合和减少尾喷火焰的峰值温度，从而减少飞机的红外信号特征。
联合机翼飞机 所谓联合机翼布局是将机翼和平尾的翼端联结成一种“盒式机翼”结构，形成主机翼后掠、平尾翼前掠的布局。这种盒式结构比常规机翼结构更轻、刚度更强、升力更大、稳定性更好。前后机翼都可以设置操纵面，可以大大提高飞机的机动性。这种布局目前已用于美国新概念运输机和加油机，即波音公司的“联翼”飞机和洛·马公司的“盒式机翼”飞机。“联翼”式飞机将四个形状基本相同的机翼两端相接，组成菱形平面形状的飞机外形，机身在中间，发动机和燃料箱在机身内。飞机的主要操纵面位于后面两个机翼的后缘。美空军认为这种飞机非常适合作为情报、监视与侦察平台，四个机翼上都布满了相控阵天线，涵盖360°范围，飞机上还可安装光电传感器，包括远程红外搜索与跟踪系统和三维激光图像系统。洛·马公司的“盒式机翼”飞机称为KC -X先进机动加油机/运输机，它虽然也是将前后机翼联成一体，但前机翼和后机翼各用一个端板联接在一起，这种布局可减少由于前后机翼直接联接而带来的不利干扰，另外在飞机用作加油机时端板可作为外加油管的支撑杆。 KC -X飞机装有两套加油系统，可以同时为一架装有受油探管的飞机和一架装有受油管嘴的飞机加油，或者采用同一种加油方式为两架飞机加油，因此可替代KC -135加油机。另外，该机最大载重达90.8t，也可替代C -5和C -17重型运输机。
飞翼布局 专家认为，未来飞机最理想的布局是机翼和机身融为一体的飞翼布局。这种飞机气动力效率高、升阻比大、隐身性能好，而且载荷分布相对均匀，不像现役飞机那样载荷集中在中部，其缺点是机动性差和操纵效能低。美国B-2隐身轰炸机成功采用了飞翼布局。该机利用一套新式副翼系统进行方向操纵，两片副翼可以分别向上或向下偏转，也可以合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转向时，一侧副翼张开，以增加该侧机翼的阻力，使飞机获得偏转力；若两侧副翼张开相等角度，则两侧机翼都增加阻力，实现减速效果；若副翼面上下两片结合起来一齐偏转，机翼一侧副翼向上而另一侧副翼向下，则可使飞机倾斜；如果左右两侧副翼同时向上或向下偏转，则这对副翼能发挥升降舵的作用。这种多功能舵面主要用来保持或改变飞机航向，使B -2具有优异的操纵性能，并在近几年美国发动的几次局部战争中发挥了重要作用。
波音公司和NASA希望将飞翼布局用于超大型民用运输机。民用飞翼布局和B -2轰炸机的外形有很大不同，由于不需要考虑隐身性，所以民用飞机在机翼－机身一体化设计中可以更多地顾及空气动力特性，机翼上可设置常规增升装置，并可采用涵道比高达20的发动机，其功率相当于现代发动机的6－8倍。飞翼客机面临的最大挑战是其扁平形机体结构设计和控制系统安全性设计。目前，波音公司和NASA正在联合设计制造14%缩比的飞翼客机模型机，并预定于2004年首飞，以探索这种布局的低速稳定性、可控制性和操纵性。该模型机翼展为10.7m，重1135kg，最高飞行速度260km/h，飞行高度3600m，载客450名，采用数字飞行控制系统驱动的电作动器，由三台单台推力为107kN的涡轮喷气发动机作为动力装置，据称与现有同类飞机相比，油耗减少20%，飞机总重量减少19％，同时可降低成本、减少污染气体排放量和降低噪音。该模型机将构成波音公司BWB新概念飞机的基础。 BWB除用作客机外，还将发展军用加油机型和C2ISR(指挥、控制、情报、搜索与侦察)型。
结 语
专家认为，21世纪初期信息技术与机械装置的融合，将使航空机械装置的性能有质的飞跃，例如自适应结构就是将结构力学、气动力学、信息科学和控制科学融合在一起的新型航空结构形式，它由许多种功能部件组成，能根据要求变成所需要的最佳外形。另外，航空技术与其他技术的融合将对未来飞机的发展产生重大影响。预计未来先进的新概念有人驾驶飞机应是一种自主式飞行器，或称为信息化飞机，可以按GPS导航数据自主飞行，可以依据一定的规律或模式自行处理飞行故障或某些小问题，驾驶员只是管理员，而飞机才是执行者。（摘自《国防科技》2003年第18期）21世纪的新概念飞机（下） （转自中国兵器工业集团公司网）
（2003年10月22日）
非常规布局飞行器
专家认为，现代航空技术将在21世纪获得重大发展，外形奇特、性能先进的飞行器将纷纷面世。
刚性旋翼直升机 美国正在研制A160“蜂鸟”无人驾驶直升机验证机，要求能携带136kg-227kg有效载荷，持续飞行40h以上，最大飞行速度达260km/h，不加油航程可达3700km。相比之下，现有直升机一般最多持续飞行8h，航程最大约为1300km。A160在外形上与现代直升机相差无已，机身采用流线体，机头下方装有传感器转塔，尾部设有尾桨，但它采用独特的大展弦比刚性旋翼，这是一种刚性三桨叶旋翼系统，从旋翼头到叶尖呈锥形，桨叶由粗到细，即从根部到梢部的厚度/弦长比逐渐变小，从而改善了升阻比。桨叶采用碳纤维复合材料，重量较轻，振动较小，而且不需要铰接，在同样升力状态下比常规直升机桨叶具有更大的直径和更低的桨盘载荷，可大大改善直升机的空气动力性能。 A160采用内燃发动机，旋翼转速可调，有利于优化燃油利用、外部条件、有效载荷和飞行高度等参数，而且可降低噪声。2002年1月，三桨叶型A160无人机进行了首飞。2002年11月，四桨叶型A160进行了首飞。与三桨叶型相比，四桨叶型升力增大30%，而重量增加很少。美特种作战司令部计划利用A160无人机作为未来侦察或监视直升机，美陆军计划将其用作未来战斗系统的一部分，并为其安装机载通信节点，用于信号情报和通信中继。
“静音”超音速飞机 按照美国防高级研究计划局的“静音超音速平台”计划，诺·格公司正在研制采用独特气动布局的“静音”超音速飞机，与“协和”飞机相比，其声爆低7倍。该机长47.5m，翼展17.7m，航程可达1100km，速度达2.4M。为实现低声爆设计要求，机翼采用大后掠、尖前缘的三角箭型翼面，机头呈尖锥型，前机身细长，后机身除了有一个梯形垂尾外，左右各有一平尾搭接在垂尾端部和机翼上，形成倒“V”字尾面。据称，尖锥型机头设计可使超音速气流在机头附近产生前压力尖锋，提高气流温度和声音速度，减弱声爆。大后掠箭形机翼设计可将机翼升力沿长度方向扩散，减弱气流在激波后的超压，从而减弱声爆。倒“V”字尾面设计一方面可以产生附加升力，另一方面可使飞机超音速飞行时与机翼产生有利干扰。设计人员认为，如果能将声爆强度减至2.2kg/m2以下，飞机在大陆上空以超音速飞行不会对地面造成声爆危害。
无尾飞机 真正意义上的无尾飞机是一种既没有垂尾又没有常规飞机空气动力操纵面的固定翼飞机，是一种综合飞控、一体化推力和隐身的先进作战飞机。美空军和NASA目前正在研制无尾飞机，并预计于2007年进行飞行试验。无尾飞机完全由矢量推力进行控制，发动机排气喷口设计为固定形式，并嵌入飞机蒙皮内，飞机飞行方向将通过一系列“射流”进行控制。“射流”喷管采用“射流”技术改变喷管的有效面积和矢量推力的方向，而实际发动机喷管的形状仍保持不变。如果这项技术得以实现，对发动机的设计和应用将产生重大影响，因为它取消了一般矢量推力喷管的要承受高温、高载荷的活动部件，并避免了由这些部件带来的结构和维修问题，将热喷管结构综合到飞机机体的冷结构中，可减轻重量，喷管外形完全融合在飞机外形中，从而大大改善隐身特性。而内部形状则可通过空气动力和热力学最佳化进行设计，可加快空气混合和减少尾喷火焰的峰值温度，从而减少飞机的红外信号特征。
联合机翼飞机 所谓联合机翼布局是将机翼和平尾的翼端联结成一种“盒式机翼”结构，形成主机翼后掠、平尾翼前掠的布局。这种盒式结构比常规机翼结构更轻、刚度更强、升力更大、稳定性更好。前后机翼都可以设置操纵面，可以大大提高飞机的机动性。这种布局目前已用于美国新概念运输机和加油机，即波音公司的“联翼”飞机和洛·马公司的“盒式机翼”飞机。“联翼”式飞机将四个形状基本相同的机翼两端相接，组成菱形平面形状的飞机外形，机身在中间，发动机和燃料箱在机身内。飞机的主要操纵面位于后面两个机翼的后缘。美空军认为这种飞机非常适合作为情报、监视与侦察平台，四个机翼上都布满了相控阵天线，涵盖360°范围，飞机上还可安装光电传感器，包括远程红外搜索与跟踪系统和三维激光图像系统。洛·马公司的“盒式机翼”飞机称为KC -X先进机动加油机/运输机，它虽然也是将前后机翼联成一体，但前机翼和后机翼各用一个端板联接在一起，这种布局可减少由于前后机翼直接联接而带来的不利干扰，另外在飞机用作加油机时端板可作为外加油管的支撑杆。 KC -X飞机装有两套加油系统，可以同时为一架装有受油探管的飞机和一架装有受油管嘴的飞机加油，或者采用同一种加油方式为两架飞机加油，因此可替代KC -135加油机。另外，该机最大载重达90.8t，也可替代C -5和C -17重型运输机。
飞翼布局 专家认为，未来飞机最理想的布局是机翼和机身融为一体的飞翼布局。这种飞机气动力效率高、升阻比大、隐身性能好，而且载荷分布相对均匀，不像现役飞机那样载荷集中在中部，其缺点是机动性差和操纵效能低。美国B-2隐身轰炸机成功采用了飞翼布局。该机利用一套新式副翼系统进行方向操纵，两片副翼可以分别向上或向下偏转，也可以合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转向时，一侧副翼张开，以增加该侧机翼的阻力，使飞机获得偏转力；若两侧副翼张开相等角度，则两侧机翼都增加阻力，实现减速效果；若副翼面上下两片结合起来一齐偏转，机翼一侧副翼向上而另一侧副翼向下，则可使飞机倾斜；如果左右两侧副翼同时向上或向下偏转，则这对副翼能发挥升降舵的作用。这种多功能舵面主要用来保持或改变飞机航向，使B -2具有优异的操纵性能，并在近几年美国发动的几次局部战争中发挥了重要作用。
波音公司和NASA希望将飞翼布局用于超大型民用运输机。民用飞翼布局和B -2轰炸机的外形有很大不同，由于不需要考虑隐身性，所以民用飞机在机翼－机身一体化设计中可以更多地顾及空气动力特性，机翼上可设置常规增升装置，并可采用涵道比高达20的发动机，其功率相当于现代发动机的6－8倍。飞翼客机面临的最大挑战是其扁平形机体结构设计和控制系统安全性设计。目前，波音公司和NASA正在联合设计制造14%缩比的飞翼客机模型机，并预定于2004年首飞，以探索这种布局的低速稳定性、可控制性和操纵性。该模型机翼展为10.7m，重1135kg，最高飞行速度260km/h，飞行高度3600m，载客450名，采用数字飞行控制系统驱动的电作动器，由三台单台推力为107kN的涡轮喷气发动机作为动力装置，据称与现有同类飞机相比，油耗减少20%，飞机总重量减少19％，同时可降低成本、减少污染气体排放量和降低噪音。该模型机将构成波音公司BWB新概念飞机的基础。 BWB除用作客机外，还将发展军用加油机型和C2ISR(指挥、控制、情报、搜索与侦察)型。
结 语
专家认为，21世纪初期信息技术与机械装置的融合，将使航空机械装置的性能有质的飞跃，例如自适应结构就是将结构力学、气动力学、信息科学和控制科学融合在一起的新型航空结构形式，它由许多种功能部件组成，能根据要求变成所需要的最佳外形。另外，航空技术与其他技术的融合将对未来飞机的发展产生重大影响。预计未来先进的新概念有人驾驶飞机应是一种自主式飞行器，或称为信息化飞机，可以按GPS导航数据自主飞行，可以依据一定的规律或模式自行处理飞行故障或某些小问题，驾驶员只是管理员，而飞机才是执行者。（摘自《国防科技》2003年第18期）
（2003年10月22日）
非常规布局飞行器
专家认为，现代航空技术将在21世纪获得重大发展，外形奇特、性能先进的飞行器将纷纷面世。
刚性旋翼直升机 美国正在研制A160“蜂鸟”无人驾驶直升机验证机，要求能携带136kg-227kg有效载荷，持续飞行40h以上，最大飞行速度达260km/h，不加油航程可达3700km。相比之下，现有直升机一般最多持续飞行8h，航程最大约为1300km。A160在外形上与现代直升机相差无已，机身采用流线体，机头下方装有传感器转塔，尾部设有尾桨，但它采用独特的大展弦比刚性旋翼，这是一种刚性三桨叶旋翼系统，从旋翼头到叶尖呈锥形，桨叶由粗到细，即从根部到梢部的厚度/弦长比逐渐变小，从而改善了升阻比。桨叶采用碳纤维复合材料，重量较轻，振动较小，而且不需要铰接，在同样升力状态下比常规直升机桨叶具有更大的直径和更低的桨盘载荷，可大大改善直升机的空气动力性能。 A160采用内燃发动机，旋翼转速可调，有利于优化燃油利用、外部条件、有效载荷和飞行高度等参数，而且可降低噪声。2002年1月，三桨叶型A160无人机进行了首飞。2002年11月，四桨叶型A160进行了首飞。与三桨叶型相比，四桨叶型升力增大30%，而重量增加很少。美特种作战司令部计划利用A160无人机作为未来侦察或监视直升机，美陆军计划将其用作未来战斗系统的一部分，并为其安装机载通信节点，用于信号情报和通信中继。
“静音”超音速飞机 按照美国防高级研究计划局的“静音超音速平台”计划，诺·格公司正在研制采用独特气动布局的“静音”超音速飞机，与“协和”飞机相比，其声爆低7倍。该机长47.5m，翼展17.7m，航程可达1100km，速度达2.4M。为实现低声爆设计要求，机翼采用大后掠、尖前缘的三角箭型翼面，机头呈尖锥型，前机身细长，后机身除了有一个梯形垂尾外，左右各有一平尾搭接在垂尾端部和机翼上，形成倒“V”字尾面。据称，尖锥型机头设计可使超音速气流在机头附近产生前压力尖锋，提高气流温度和声音速度，减弱声爆。大后掠箭形机翼设计可将机翼升力沿长度方向扩散，减弱气流在激波后的超压，从而减弱声爆。倒“V”字尾面设计一方面可以产生附加升力，另一方面可使飞机超音速飞行时与机翼产生有利干扰。设计人员认为，如果能将声爆强度减至2.2kg/m2以下，飞机在大陆上空以超音速飞行不会对地面造成声爆危害。
无尾飞机 真正意义上的无尾飞机是一种既没有垂尾又没有常规飞机空气动力操纵面的固定翼飞机，是一种综合飞控、一体化推力和隐身的先进作战飞机。美空军和NASA目前正在研制无尾飞机，并预计于2007年进行飞行试验。无尾飞机完全由矢量推力进行控制，发动机排气喷口设计为固定形式，并嵌入飞机蒙皮内，飞机飞行方向将通过一系列“射流”进行控制。“射流”喷管采用“射流”技术改变喷管的有效面积和矢量推力的方向，而实际发动机喷管的形状仍保持不变。如果这项技术得以实现，对发动机的设计和应用将产生重大影响，因为它取消了一般矢量推力喷管的要承受高温、高载荷的活动部件，并避免了由这些部件带来的结构和维修问题，将热喷管结构综合到飞机机体的冷结构中，可减轻重量，喷管外形完全融合在飞机外形中，从而大大改善隐身特性。而内部形状则可通过空气动力和热力学最佳化进行设计，可加快空气混合和减少尾喷火焰的峰值温度，从而减少飞机的红外信号特征。
联合机翼飞机 所谓联合机翼布局是将机翼和平尾的翼端联结成一种“盒式机翼”结构，形成主机翼后掠、平尾翼前掠的布局。这种盒式结构比常规机翼结构更轻、刚度更强、升力更大、稳定性更好。前后机翼都可以设置操纵面，可以大大提高飞机的机动性。这种布局目前已用于美国新概念运输机和加油机，即波音公司的“联翼”飞机和洛·马公司的“盒式机翼”飞机。“联翼”式飞机将四个形状基本相同的机翼两端相接，组成菱形平面形状的飞机外形，机身在中间，发动机和燃料箱在机身内。飞机的主要操纵面位于后面两个机翼的后缘。美空军认为这种飞机非常适合作为情报、监视与侦察平台，四个机翼上都布满了相控阵天线，涵盖360°范围，飞机上还可安装光电传感器，包括远程红外搜索与跟踪系统和三维激光图像系统。洛·马公司的“盒式机翼”飞机称为KC -X先进机动加油机/运输机，它虽然也是将前后机翼联成一体，但前机翼和后机翼各用一个端板联接在一起，这种布局可减少由于前后机翼直接联接而带来的不利干扰，另外在飞机用作加油机时端板可作为外加油管的支撑杆。 KC -X飞机装有两套加油系统，可以同时为一架装有受油探管的飞机和一架装有受油管嘴的飞机加油，或者采用同一种加油方式为两架飞机加油，因此可替代KC -135加油机。另外，该机最大载重达90.8t，也可替代C -5和C -17重型运输机。
飞翼布局 专家认为，未来飞机最理想的布局是机翼和机身融为一体的飞翼布局。这种飞机气动力效率高、升阻比大、隐身性能好，而且载荷分布相对均匀，不像现役飞机那样载荷集中在中部，其缺点是机动性差和操纵效能低。美国B-2隐身轰炸机成功采用了飞翼布局。该机利用一套新式副翼系统进行方向操纵，两片副翼可以分别向上或向下偏转，也可以合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转向时，一侧副翼张开，以增加该侧机翼的阻力，使飞机获得偏转力；若两侧副翼张开相等角度，则两侧机翼都增加阻力，实现减速效果；若副翼面上下两片结合起来一齐偏转，机翼一侧副翼向上而另一侧副翼向下，则可使飞机倾斜；如果左右两侧副翼同时向上或向下偏转，则这对副翼能发挥升降舵的作用。这种多功能舵面主要用来保持或改变飞机航向，使B -2具有优异的操纵性能，并在近几年美国发动的几次局部战争中发挥了重要作用。
波音公司和NASA希望将飞翼布局用于超大型民用运输机。民用飞翼布局和B -2轰炸机的外形有很大不同，由于不需要考虑隐身性，所以民用飞机在机翼－机身一体化设计中可以更多地顾及空气动力特性，机翼上可设置常规增升装置，并可采用涵道比高达20的发动机，其功率相当于现代发动机的6－8倍。飞翼客机面临的最大挑战是其扁平形机体结构设计和控制系统安全性设计。目前，波音公司和NASA正在联合设计制造14%缩比的飞翼客机模型机，并预定于2004年首飞，以探索这种布局的低速稳定性、可控制性和操纵性。该模型机翼展为10.7m，重1135kg，最高飞行速度260km/h，飞行高度3600m，载客450名，采用数字飞行控制系统驱动的电作动器，由三台单台推力为107kN的涡轮喷气发动机作为动力装置，据称与现有同类飞机相比，油耗减少20%，飞机总重量减少19％，同时可降低成本、减少污染气体排放量和降低噪音。该模型机将构成波音公司BWB新概念飞机的基础。 BWB除用作客机外，还将发展军用加油机型和C2ISR(指挥、控制、情报、搜索与侦察)型。
结 语
专家认为，21世纪初期信息技术与机械装置的融合，将使航空机械装置的性能有质的飞跃，例如自适应结构就是将结构力学、气动力学、信息科学和控制科学融合在一起的新型航空结构形式，它由许多种功能部件组成，能根据要求变成所需要的最佳外形。另外，航空技术与其他技术的融合将对未来飞机的发展产生重大影响。预计未来先进的新概念有人驾驶飞机应是一种自主式飞行器，或称为信息化飞机，可以按GPS导航数据自主飞行，可以依据一定的规律或模式自行处理飞行故障或某些小问题，驾驶员只是管理员，而飞机才是执行者。（摘自《国防科技》2003年第18期）21世纪的新概念飞机（下） （转自中国兵器工业集团公司网）
（2003年10月22日）
非常规布局飞行器
专家认为，现代航空技术将在21世纪获得重大发展，外形奇特、性能先进的飞行器将纷纷面世。
刚性旋翼直升机 美国正在研制A160“蜂鸟”无人驾驶直升机验证机，要求能携带136kg-227kg有效载荷，持续飞行40h以上，最大飞行速度达260km/h，不加油航程可达3700km。相比之下，现有直升机一般最多持续飞行8h，航程最大约为1300km。A160在外形上与现代直升机相差无已，机身采用流线体，机头下方装有传感器转塔，尾部设有尾桨，但它采用独特的大展弦比刚性旋翼，这是一种刚性三桨叶旋翼系统，从旋翼头到叶尖呈锥形，桨叶由粗到细，即从根部到梢部的厚度/弦长比逐渐变小，从而改善了升阻比。桨叶采用碳纤维复合材料，重量较轻，振动较小，而且不需要铰接，在同样升力状态下比常规直升机桨叶具有更大的直径和更低的桨盘载荷，可大大改善直升机的空气动力性能。 A160采用内燃发动机，旋翼转速可调，有利于优化燃油利用、外部条件、有效载荷和飞行高度等参数，而且可降低噪声。2002年1月，三桨叶型A160无人机进行了首飞。2002年11月，四桨叶型A160进行了首飞。与三桨叶型相比，四桨叶型升力增大30%，而重量增加很少。美特种作战司令部计划利用A160无人机作为未来侦察或监视直升机，美陆军计划将其用作未来战斗系统的一部分，并为其安装机载通信节点，用于信号情报和通信中继。
“静音”超音速飞机 按照美国防高级研究计划局的“静音超音速平台”计划，诺·格公司正在研制采用独特气动布局的“静音”超音速飞机，与“协和”飞机相比，其声爆低7倍。该机长47.5m，翼展17.7m，航程可达1100km，速度达2.4M。为实现低声爆设计要求，机翼采用大后掠、尖前缘的三角箭型翼面，机头呈尖锥型，前机身细长，后机身除了有一个梯形垂尾外，左右各有一平尾搭接在垂尾端部和机翼上，形成倒“V”字尾面。据称，尖锥型机头设计可使超音速气流在机头附近产生前压力尖锋，提高气流温度和声音速度，减弱声爆。大后掠箭形机翼设计可将机翼升力沿长度方向扩散，减弱气流在激波后的超压，从而减弱声爆。倒“V”字尾面设计一方面可以产生附加升力，另一方面可使飞机超音速飞行时与机翼产生有利干扰。设计人员认为，如果能将声爆强度减至2.2kg/m2以下，飞机在大陆上空以超音速飞行不会对地面造成声爆危害。
无尾飞机 真正意义上的无尾飞机是一种既没有垂尾又没有常规飞机空气动力操纵面的固定翼飞机，是一种综合飞控、一体化推力和隐身的先进作战飞机。美空军和NASA目前正在研制无尾飞机，并预计于2007年进行飞行试验。无尾飞机完全由矢量推力进行控制，发动机排气喷口设计为固定形式，并嵌入飞机蒙皮内，飞机飞行方向将通过一系列“射流”进行控制。“射流”喷管采用“射流”技术改变喷管的有效面积和矢量推力的方向，而实际发动机喷管的形状仍保持不变。如果这项技术得以实现，对发动机的设计和应用将产生重大影响，因为它取消了一般矢量推力喷管的要承受高温、高载荷的活动部件，并避免了由这些部件带来的结构和维修问题，将热喷管结构综合到飞机机体的冷结构中，可减轻重量，喷管外形完全融合在飞机外形中，从而大大改善隐身特性。而内部形状则可通过空气动力和热力学最佳化进行设计，可加快空气混合和减少尾喷火焰的峰值温度，从而减少飞机的红外信号特征。
联合机翼飞机 所谓联合机翼布局是将机翼和平尾的翼端联结成一种“盒式机翼”结构，形成主机翼后掠、平尾翼前掠的布局。这种盒式结构比常规机翼结构更轻、刚度更强、升力更大、稳定性更好。前后机翼都可以设置操纵面，可以大大提高飞机的机动性。这种布局目前已用于美国新概念运输机和加油机，即波音公司的“联翼”飞机和洛·马公司的“盒式机翼”飞机。“联翼”式飞机将四个形状基本相同的机翼两端相接，组成菱形平面形状的飞机外形，机身在中间，发动机和燃料箱在机身内。飞机的主要操纵面位于后面两个机翼的后缘。美空军认为这种飞机非常适合作为情报、监视与侦察平台，四个机翼上都布满了相控阵天线，涵盖360°范围，飞机上还可安装光电传感器，包括远程红外搜索与跟踪系统和三维激光图像系统。洛·马公司的“盒式机翼”飞机称为KC -X先进机动加油机/运输机，它虽然也是将前后机翼联成一体，但前机翼和后机翼各用一个端板联接在一起，这种布局可减少由于前后机翼直接联接而带来的不利干扰，另外在飞机用作加油机时端板可作为外加油管的支撑杆。 KC -X飞机装有两套加油系统，可以同时为一架装有受油探管的飞机和一架装有受油管嘴的飞机加油，或者采用同一种加油方式为两架飞机加油，因此可替代KC -135加油机。另外，该机最大载重达90.8t，也可替代C -5和C -17重型运输机。
飞翼布局 专家认为，未来飞机最理想的布局是机翼和机身融为一体的飞翼布局。这种飞机气动力效率高、升阻比大、隐身性能好，而且载荷分布相对均匀，不像现役飞机那样载荷集中在中部，其缺点是机动性差和操纵效能低。美国B-2隐身轰炸机成功采用了飞翼布局。该机利用一套新式副翼系统进行方向操纵，两片副翼可以分别向上或向下偏转，也可以合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转向时，一侧副翼张开，以增加该侧机翼的阻力，使飞机获得偏转力；若两侧副翼张开相等角度，则两侧机翼都增加阻力，实现减速效果；若副翼面上下两片结合起来一齐偏转，机翼一侧副翼向上而另一侧副翼向下，则可使飞机倾斜；如果左右两侧副翼同时向上或向下偏转，则这对副翼能发挥升降舵的作用。这种多功能舵面主要用来保持或改变飞机航向，使B -2具有优异的操纵性能，并在近几年美国发动的几次局部战争中发挥了重要作用。
波音公司和NASA希望将飞翼布局用于超大型民用运输机。民用飞翼布局和B -2轰炸机的外形有很大不同，由于不需要考虑隐身性，所以民用飞机在机翼－机身一体化设计中可以更多地顾及空气动力特性，机翼上可设置常规增升装置，并可采用涵道比高达20的发动机，其功率相当于现代发动机的6－8倍。飞翼客机面临的最大挑战是其扁平形机体结构设计和控制系统安全性设计。目前，波音公司和NASA正在联合设计制造14%缩比的飞翼客机模型机，并预定于2004年首飞，以探索这种布局的低速稳定性、可控制性和操纵性。该模型机翼展为10.7m，重1135kg，最高飞行速度260km/h，飞行高度3600m，载客450名，采用数字飞行控制系统驱动的电作动器，由三台单台推力为107kN的涡轮喷气发动机作为动力装置，据称与现有同类飞机相比，油耗减少20%，飞机总重量减少19％，同时可降低成本、减少污染气体排放量和降低噪音。该模型机将构成波音公司BWB新概念飞机的基础。 BWB除用作客机外，还将发展军用加油机型和C2ISR(指挥、控制、情报、搜索与侦察)型。
结 语
专家认为，21世纪初期信息技术与机械装置的融合，将使航空机械装置的性能有质的飞跃，例如自适应结构就是将结构力学、气动力学、信息科学和控制科学融合在一起的新型航空结构形式，它由许多种功能部件组成，能根据要求变成所需要的最佳外形。另外，航空技术与其他技术的融合将对未来飞机的发展产生重大影响。预计未来先进的新概念有人驾驶飞机应是一种自主式飞行器，或称为信息化飞机，可以按GPS导航数据自主飞行，可以依据一定的规律或模式自行处理飞行故障或某些小问题，驾驶员只是管理员，而飞机才是执行者。（摘自《国防科技》2003年第18期）