本报讯（记者 姜静 通讯员 彭丽） 一架形似“飞翼”的先进飞行器在蓝天翱翔，却突然因剧烈振动瞬间解体——这不是科幻电影的情节，而是新一代飞翼布局飞行器面临的“生死考验”，业内称之为“刚—弹耦合颤振”。近日，由南京航空航天大学胡海岩院士、黄锐教授带领的科研团队，成功打破了这一困扰航空领域的“飞行魔咒”，在刚—弹耦合颤振抑制技术研究上取得突破性进展。团队不仅在结构强度极限内突破屏障，更将飞行器安全飞行速度提升62.5%，创下该领域的世界纪录。
“飞翼布局飞行器是新一代战略轰炸机、高空无人侦察机首选的气动布局，但它有个天生的‘软肋’——机体俯仰转动惯量小、机翼弯曲频率低，气流中很容易出现刚体短周期俯仰模态与机翼低阶弹性模态相互‘纠缠’的情况，进而诱发刚—弹耦合颤振。”据介绍，以往为了避免发生颤振，只好降低飞行器速度和飞行任务难度，因而，突破“颤振屏障”成为世界航空科技的“硬骨头”。
“我们的技术就像给飞行器装了个‘智能防颤系统’，还特别‘省事’。”团队成员解释，这项技术不用改动飞行器原有结构，也不用额外增加重量和刚度，全靠飞行器自身的传感系统“站岗放哨”——传感器实时监测飞行数据，再及时调整气动力分布，相当于给飞行器加了层“隐形的支撑力和缓冲力”，从根源上把颤振抑制住了。
日前这一研究成果，刊登在力学领域知名学术期刊《应用力学评论》上，标题为《突破刚—弹耦合飞行器颤振屏障》。论文第一作者是南航航空学院博士生邹奇彤，通讯作者为黄锐教授和胡海岩院士。这也是近20年来我国动力学与控制领域学者在该期刊发表的唯一论文。
据介绍，这一成果的取得，南航团队历时十年，并且创下两项震撼行业的“开创性成就”。“我们跳出传统思维，提出仅含4个自由度的刚—弹耦合动力学模型，把飞行力学里短周期模态、沉浮模态与结构弯曲模态、扭转模态的耦合机理摸得一清二楚，还精准找到了敏感参数对颤振特性的影响规律。”团队成员介绍，面对国内缺乏专用建模软件等难题，团队另辟蹊径自主研发，成功打造出我国第一套拥有完全自主知识产权的刚—弹耦合飞行力学建模软件，彻底打破国外垄断。
此外，团队攻克了超临界飞行条件下的一系列核心难题，自主研制出展弦比超过10的柔性飞翼布局无人机，并在极高风险的飞行试验中，成功将刚—弹耦合颤振临界速度提升62.5%，在世界上首次突破结构强度极限内的刚—弹耦合颤振屏障，为我国新一代飞翼布局飞行器研制提供了关键支撑。