气动弹性|巧用气动弹性：乱云飞渡仍从容( 二 )
那个困扰兰利教授的坠机之谜 ， 终于有了更为清晰的答案——
现实中 ， 没有物体是完全刚性的 ， 这点尤其体现在飞机机翼上 。为了安全航行 ， 气动弹性是非常重要的考量 ， 气动弹性力学就是专门用来研究这个问题的 。飞机在飞行过程中 ， 气流会给机翼向上的升力让其向上倾斜 ， 如果机翼不能自然弯曲就会导致飞行事故的发生 。
兰利教授设计的单翼机 ， 机翼容易发生扭转 ， 因此受到气动弹性的不利影响较大 ， 而莱特兄弟设计的双翼柔性机 ， 无形中避免了气动弹性的不利影响 ， 实现了人类首次飞行 。
兰利教授败于气动弹性之手 ， 莱特兄弟却功成于此 。若不是气动弹性问题 ， 兰利教授可能要取代莱特兄弟成为飞行第一人 。
1964年 ， B-52轰炸机在一次低空高速飞行时遭遇强烈阵风 ， 导致飞机垂尾被毁 。设计师试图再次提高飞机结构强度 ， 对抗扭转效应来减少变形 ， 可任凭他们把当时最先进的材料强度提高一倍 ， 也无法彻底解决问题 。
该事故促使科研人员开展了一系列有关气动弹性的理论研究和试验工作 。
当年 ， 莱特兄弟通过观察 ， 发现秃鹰在空中飞行时 ， 可以通过翅膀末端的小幅度扭转 ， 来调整飞行时的纵向平衡 。莱特兄弟受到秃鹰的启发 ， 发明了机翼操纵技术 。
国外一家公司的科研人员受到莱特兄弟启发 ， 提出了一种想法：既然机翼可以按照各种方式弯曲 ， 那么与其去对抗扭转效应 ， 不如对其加以充分利用 。
改进后的B-52轰炸机 ， 采用了主动气动弹性技术 ， 飞行速度得到了极大提升 ， 顺利完成了世界首次超过自身颤振临界速度的飞行 。
随着主动气动弹性技术发展 ， 飞机设计理念也实现重大转变 。20世纪90年代 ， 国外开始实施“主动气动弹性机翼计划” 。主动气动弹性机翼是指可以进行大幅度气动扭转的机翼 ， 通过让机翼产生期望的弹性变形 ， 使得变形的机翼产生操纵力 ， 最终控制飞机飞行 。
最终试验结果表明 ， 主动气动弹性技术可在一定程度上提高飞机颤振临界速度、减轻自身重量和减少机动载荷 。
绑上“安全带” ， 让战机飞得更快更轻盈
经常乘坐飞机的人 ， 一般都经历过“乱流” 。“乱流”不同于正常风 ， 大气中的“乱流”也叫阵风 ， 会引起飞机剧烈颠簸 ， 严重时乘客会从座椅上弹起来 ， 这也就是飞机上大家都要系好安全带的缘故 。
随着主动控制技术发展 ， 飞机结构设计理念已由提高结构刚度的被动设计转变为随控布局的主动设计 。主动设计理念不再刻意回避气动弹性问题 ， 而是采用主动控制技术实时调节结构气动弹性 ， 进而减轻结构重量、优化飞机性能 。
主动气动弹性技术 ， 通过让飞机舵面主动偏转 ， 减少颠簸 ， 就像给飞机绑上“安全带” ， 极大增加了乘坐者的舒适感 。
世界民航史上 ， 一家国外企业把主动气动弹性技术应用到客机上 ， 当时该技术为客机节省了3％的燃油 ， 在民机发展史上具有重要意义 。
在长达几十年研究试验中 ， 设计师发现飞机气动弹性设计是涉及空气动力学等多个学科的一项综合技术 ， 是当代先进战斗机研制过程中不可或缺的关键技术之一 。
例如 ， 外军一型战斗机多次出现尾翼颤振现象 ， 飞机制造企业通过在垂尾根部和机翼前缘增加小导流片的方式 ， 利用主动气动弹性技术 ， 解决了这个问题 ， 并将主动控制技术成功应用到该型战斗机的批量生产上 。
不仅如此 ， 这家企业还牵头发起了一项国际合作计划 ， 对另外两型战斗机进行了试验 ， 为主动气动弹性技术在不同型号战斗机上的运用 ， 积累了详细的数据 。
毫无疑问 ， 采用主动气动弹性技术的战斗机将会变得更加轻盈 ， 并在整体性能上有一个质的飞跃 ， 在大幅度提高飞机的速度和燃油效率的同时 ， 增加了航程和载荷能力 。
现代战机多采用薄机翼和细长机身的设计 ， 并且为了增加推重比 ， 要求尽量降低结构重量 ， 气动弹性问题成为飞机各个翼面和操纵系统的一个临界设计条件 ， 也是飞机总体设计过程中和空气动力布局中不容忽视的因素 。
