打破“飛行魔咒”，南航科研團隊創(chuàng)造世界紀錄
來源： 紫牛新聞
2026-01-12 20:26:00
想象一下，一架像“飛翼”一樣的先進飛行器，正在藍天自由翱翔，卻因突如其來的“振動”而在空中解體。這就是新一代飛翼布局飛行器面臨的核心難題——剛-彈耦合顫振。近日，由北京理工大學胡海巖院士、南京航空航天大學黃銳教授帶領(lǐng)的科研團隊成功打破了這一“飛行魔咒”，創(chuàng)造了該領(lǐng)域的世界紀錄。
飛翼布局飛行器是新一代戰(zhàn)略轟炸機、高空無人偵察機首選的氣動布局，但它有個天生的“軟肋”——機體俯仰轉(zhuǎn)動慣量小、機翼彎曲頻率低，導致其剛體短周期俯仰模態(tài)與機翼低階彈性模態(tài)在氣流作用下相互耦合，誘發(fā)剛-彈耦合顫振。以往為了避免發(fā)生顫振，只好降低飛行器速度和飛行任務難度。因此，突破“顫振屏障”成為世界航空科技的“硬骨頭”。
團隊在飛翼布局飛行器的剛-彈耦合顫振抑制技術(shù)研究方面取得突破性進展，飛行試驗結(jié)果驚艷全場：成功實現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度極限內(nèi)的剛-彈耦合顫振屏障突破，將安全飛行速度提高 62.5%，創(chuàng)造了該領(lǐng)域的世界紀錄。
可能有人會問，這一技術(shù)到底厲害在哪？簡單說，它就像給飛行器裝了個“智能防顫系統(tǒng)”，而且還特別“省事兒”——不用改動飛行器原本的結(jié)構(gòu)設計，不用額外增加重量和剛度，全靠飛行器自身的傳感系統(tǒng)“站崗放哨”。傳感器實時監(jiān)測飛行數(shù)據(jù)，實時調(diào)整氣動力的分布，相當于給飛行器增加了“隱形的支撐力和緩沖力”，從根源上抑制住顫振的發(fā)生。
團隊用整整十個春秋，在剛-彈耦合顫振抑制技術(shù)的攻堅之路上步履不停。寒來暑往，從未停歇——每年寒暑假，黃銳總會帶領(lǐng)學生們扎根試驗現(xiàn)場，一遍遍重復枯燥卻關(guān)鍵的試驗流程。
夏天的機場跑道，被烈日烤得滾燙灼腳，踩上去都能感受到熱浪裹挾的焦灼；冬天的試驗場上，寒風如刀割般凜冽，吹得人睜不開眼、站不穩(wěn)腳。就是在這樣極端艱苦的環(huán)境里，團隊頂著寒風與酷暑，默默扛下了一場場“硬仗”。試驗的難度遠超想象，風險更是如影隨形。十年間，團隊經(jīng)歷一次次失敗，最終堅持到成功時刻。
讓人動容的是，面對一次次失敗，團隊師生沒有任何抱怨退縮。飛機不慎摔進水塘，學生們二話不說挽起褲腳，蹚著冰冷的泥水就去打撈；設備出了故障，大家連夜排查、反復調(diào)試，常常累得趴在試驗臺上就睡著了。這份吃苦耐勞、團結(jié)一心的韌勁，成了他們熬過“十年冷板凳”的精神支撐。
厚積薄發(fā)之下，團隊終于迎來了夢寐以求的突破，創(chuàng)下兩項震撼行業(yè)的“開創(chuàng)性成就”：
——理論層面的重大革新。團隊跳出傳統(tǒng)思維，提出僅含四個自由度的剛-彈耦合動力學模型，清晰探明了飛行力學中的短周期模態(tài)、沉浮模態(tài)與結(jié)構(gòu)彎曲模態(tài)、扭轉(zhuǎn)模態(tài)之間的耦合機理，更精準揭示了敏感參數(shù)對顫振特性的影響規(guī)律，徹底摸清了剛-彈耦合顫振的“脾氣”。面對國內(nèi)缺乏專用建模軟件、國外技術(shù)封鎖禁售的“卡脖子” 困境，他們另辟蹊徑，決定走自主研制之路，創(chuàng)新融合飛行力學與氣動彈性的建模方法，成功研發(fā)出我國第一套擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的剛-彈耦合飛行力學建模軟件，打破了國外技術(shù)壟斷。
——技術(shù)層面的關(guān)鍵突破。團隊攻克了超臨界飛行條件下的一系列核心技術(shù)難題，自主研制出展弦比超過10的柔性飛翼布局無人機。隨后，他們頂著極高風險開展飛行試驗，最終成功將剛-彈耦合顫振臨界速度提升62.5%，在世界上首次突破結(jié)構(gòu)強度極限內(nèi)的剛-彈耦合顫振屏障，為我國航空科技發(fā)展寫下了濃墨重彩的一筆。
相關(guān)研究成果以“Breaking Through Flutter Barrier of Rigid-Elastic Coupling Aircraft” 為 題 發(fā) 表 于 力 學 領(lǐng) 域 頂 刊 《 ASME Applied Mechanics Reviews》（影響因子：16.1）。論文第一作者為南航航空學院博士生鄒奇彤，通訊作者為南京航空航天大學黃銳教授和北京理工大學胡海巖院士，航空航天結(jié)構(gòu)力學及控制全國重點實驗室為論文第一完成單位。
該研究工作獲得國家自然科學基金委員會優(yōu)秀青年科學基金、國家自然科學基金青年基金 A 類項目資助，這是近20年來我國動力學與控制領(lǐng)域?qū)W者在該期刊發(fā)表的唯一論文。
揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子
校對 陶善工