新概念飞行器的研究现状及发展趋势

李伟　李香　刘小光　秦琳晶

摘 要：创新是事物发展的源动力，新概念飞行器成为了当代飞行器发展的灵魂，也是科技快速发展的核心价值。文章介绍了新概念飞行器的意义及特点，阐明了国内外新概念飞行器的进展，分析了我国较国际先进水平的差距并重点对各学科的综合协调是新概念飞行器的关键所在加以明确。

关键词：新概念；飞行器；综合设计

1 新概念飞行器的提出及其意义

众所周知，创新是事物发展的源动力，伴随着科技的不断进步和发展的推动，以及人们对高精尖飞行器的需求为牵引，促使了新概念飞行器的诞生。概念创新是未来各行业领军人士不可或缺的杀手锏。所谓新概念飞行器，即集空天、仿生、绿色、变体于一身的尚处于探索和研发状态的一类飞行器。新概念飞行器成为了人们探索空天领域，促进飞行相关事业发展的灵魂，是国内外争相研究的热点问题。

2 与传统飞行器相比的具体特点

新概念飞行器与传统飞行器相比在设计上，其飞行原理以及气动布局等方面有较大的提升，如果用时代性、节能性、作战性等词语来形容最为贴切。

具体表现为以下几个方面：噪声污染、废气排放控制、气动一体化设计等方面均可应用于大型客机设计以及新一代环保型超声速客机的设计，使其在环保性方面突出优势；而高生存性综合设计方法则可用于大型军用运输机和第六代战斗机的设计，为提高其作战能效奠定基础；对于一些极端隐身性技术、远航程及超常续航能力方面的设计方法可用于先进布局无人机、高空长航时无人机设计； 宽包络、多任务一体化设计将为设计适应性更强的高超声速飞行器模型提供保障，可用于吸气式和超高速飞行器的设计。

简言之，新概念飞行器将具有高复杂性、高精密性、高先进性，其综合设计的方法将在现有多学科设计的基础上，向高度协同与学科耦合设计的方向发展。

3 国内外研究现状及发展趋势

2012年6月，美国波音公司“鬼眼”氢动力无人机成功首飞。最为突出的技术特点是它的动力和燃料，发动机采用两台以液氢为燃料的活塞发动机，单台功率11KW，巡航速度241Km/h，而排放的废物只有水，是军用飞行器中的收款绿色军用飞机，此外，它的性能突出，其翼展约为45.72m，飞行高度可达20000m，留空时间长达4天，这是目前大多数无人侦察机做不到的，可能成为未来无人机技术的发展方向。

2012年7月，波音公司为美军开发的新型X-48C翼身融合体无人验证机完成了首次飞行，X-48C属于民用项目，主要为未来的新型运输机、旅客机开发一种平台，因为它隐身效果好、经济性好、噪声低，有可能把这种民用的无人驾驶验证机转变成一种军用的无人驾驶飞机，用它实施远距离侦查甚至远程攻击。飞机翼展6.4m，是X-48B试验机的双发派生型，是继X-47B舰载无人机和X-37B空天无人飞机后美军开发的另一款极为重要的新概念无人机，其独特的翼身熔合设计，在空中受到的阻力减小，不仅可提供额外的升力减少油耗，还能实现降噪效果，具备超强的静音性能和隐身性能。X-48C的设计概念未来将被广泛用于民用和军用航空领域。美国媒体评价称：“X-48C或将成为下一代航空飞行器的设计典范，是一款未来主义的机型。”2012年，美国空军先后授予通用电器公司和惠普公司自适应发动机技术发展项目合同，标志着美国空军针对第六代战斗机等下一代作战飞机的新一代发动机技术发展工作已经全面展开。据分析，基于该项目的发动机装于第六代战斗机的作战半径可提高到25%-30%，超声速巡航半径可提高50%，续航时间可延长30%-40%。可以预见，自适应变循环发动机的实用化将带来作战飞机发动机技术的又一次变革，并将为下一代作战飞机带来巨大战机性能优势。

据新闻报道，美国在2014年宣布裁军时，其预算其实是有增有减的，在某些方面有所减少，但尤其在“高精”技术方面投入实际上是增加的。打算花260亿美元，约合人民币1592亿用于新武器研发和培训方面，这其中，有10亿美元，约合人民币61亿投入到第六代战机的发动机研发项目，美国从2006年开始第六代战机发动机的论证工作，从2007年开始研发，预计将在2017年完成整机地面试验。

在2014年天津的直升机博览会上，我国中航工业便向人们展示出新概念高速垂直起降机“绝影”和“蓝鲸”。这种新概念飞行器是对传统直升机速度极限的挑战，据这款新概念飞行器的设想，“绝影8”无人飞行器通过两个副旋翼共轴反转达到相互平衡，并提供了飞行器所需的升力；对于拉力，则是在机身前面安置了双排对转拉力桨，这样能提供较好的稳定性。中航工业在本年度再接再厉，在天津举办的第三届中国国际直升机博览会上，展示了一款科技感极强的名为“飞鸿”的新概念飞行器。该飞行器是一款涵道旋翼飞行器，它具有悬停、短距起飞和飞机模式前飞的能力。它通过涵道旋翼实现悬停起飞，螺旋桨和机翼实现前飞，全机重量为60kg级，可执行情报、监事、侦察、和目标获取等任务。

总体来说，目前，我国的飞行器设计和综合设计方法的研究提出了六代战机的可能方向，并建立了六代战机综合设计需要考虑评价指标体系（气动、隐身、性能、重量、变体结构、发动机、生存力、费用、效能、全电与光传特性、研制风险、研制周期和可生产性），但是在创新与综合设计多学科优化方面与国际上尚且还有一定的差距，事实表明，今后我国相关科研工作者需要在飞行器新概念方面和综合设计方面进行深入研究。

综上所述，新概念飞行器是一个系统工程，需要我们摒弃现有的传统思想，综合考虑动力能源、外形设计、航电材料以及稳定载人等方面，综合协调各学科才能形成较理想的设计方案。新的技术必然会带来新的困难，但也必将会更加美好的诠释量与量之间的相互转换，我们拭目以待。

参考文献

[1]张晋平.面向未来的新概念飞行器[J].现代军事，2003（8）.

[2]马洪忠，彭建平，吴维，等.智能变形飞行器的研究与发展[J].飞航导弹，2006（5）.

[3]姜琬，贾任重，卢芳春.仿生系列跨介质新概念飞行器气水动布局设计[A].第六届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）[C].2014（6）.