陸軍工突破「顫振」技術 轟-20將衝開速度限制

轟-20是大陸新一代隱形戰略轟炸機,飛翼布局是核心特徵。圖/取自微信•炮口風暴
轟-20是大陸新一代隱形戰略轟炸機,飛翼布局是核心特徵。圖/取自微信•炮口風暴

中國大陸航空工程研究傳出重要進展。據人民網報導,南京航空航天大學科研團隊近日在氣動彈性領域取得突破,成功跨越飛行器結構強度極限內的「剛-彈耦合顫振」屏障,將顫振(Flutter)臨界速度提升62.5%,刷新該領域的國際紀錄。

顫振問題長期被視為飛翼布局飛行器設計中的關鍵瓶頸。由於飛翼結構具有大展弦比、重量輕與柔性高等特性,在高速飛行時更容易出現氣動力、結構彈性與慣性力相互耦合,引發振幅持續放大的自激振動,對飛行安全與性能構成嚴重限制。各國多年來投入大量研究資源,卻鮮少取得突破性成果。

軍事專家指出,南航團隊此次在「剛-彈耦合顫振」控制上的進展,代表中國在飛翼布局氣動彈性研究方面已站上國際前沿,相關成果未來有望應用於新一代隱形戰略轟炸機轟-20,進一步提升飛行品質、速度上限與機動能力。

  B-21「突襲者」(Raider)轟炸機在美國加州愛德華茲空軍基地(Edwards AFB)進行飛行訓練。圖/取自US Air Force

B-21「突襲者」(Raider)轟炸機在美國加州愛德華茲空軍基地(Edwards AFB)進行飛行訓練。圖/取自US Air Force

顫振是一種典型的氣動彈性失穩現象,當飛機結構在氣流中產生彎曲或扭轉變形,並與氣動力相互作用時,若未能有效抑制,振動振幅會迅速擴大,嚴重時可能導致機體在短時間內結構解體。正因如此,顫振問題一直是限制飛機速度與性能提升的重要因素。

為降低顫振風險,傳統飛機設計多透過提高機翼抗扭剛度、降低展弦比、採用後掠翼或三角翼布局,或對機翼進行幾何扭轉設計等方式進行抑制。例如美製F-22戰機與大陸殲-10系列,皆透過機翼扭轉優化氣流分佈,以兼顧穩定性與機動性。不過,這類設計多屬於在既有結構條件下的折衷方案,性能提升空間有限。

相較之下,飛翼布局飛行器在隱形性能上具備顯著優勢,自美國B-2隱形轟炸機服役後,飛翼布局已成為現代戰略轟炸機的重要發展方向。然而,其「大柔性」結構特性,使顫振與控制耦合問題更加複雜,長期制約飛行速度與任務彈性。

報導指出,南京航空航天大學此次的研究成果,已透過試飛驗證機進行實測,成功掌握大展弦比飛翼在實際飛行中的氣動與結構數據,為未來飛翼布局飛行器的控制律設計提供關鍵支撐。

分析認為,轟-20作為中國大陸新一代隱形戰略轟炸機,飛翼布局是其核心特徵,對高速飛行與機動性能要求極高。相關顫振技術的突破,將有助於轟-20突破傳統飛翼布局的速度限制,提升任務適應性與整體作戰效能。

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