南京航空航天大學(xué)突破“飛行魔咒”：剛-彈耦合顫振抑制技術(shù)創(chuàng)世界紀(jì)錄

核心突破：南航胡海巖院士、黃銳教授團(tuán)隊(duì)在國際上首次突破結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極限內(nèi)的剛-彈耦合顫振屏障，將飛行器安全飛行速度提升62.5%，創(chuàng)造該領(lǐng)域世界紀(jì)錄 。這一成果發(fā)表于力學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《應(yīng)用力學(xué)評(píng)論》，并通過自主研制的展弦比超10的柔性飛翼無人機(jī)驗(yàn)證機(jī)完成飛行試驗(yàn)驗(yàn)證 。

一、“飛行魔咒”：剛-彈耦合顫振的致命威脅

顫振是飛行器在特定速度下發(fā)生的自激振動(dòng)發(fā)散現(xiàn)象，被稱為航空領(lǐng)域的“死亡陷阱”。當(dāng)飛行速度超過“顫振臨界速度”，振動(dòng)會(huì)急劇放大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞甚至空中解體。

剛-彈耦合顫振特指飛翼布局等柔性飛行器的剛體運(yùn)動(dòng)與彈性變形相互耦合引發(fā)的顫振，更難預(yù)測與控制 。飛翼布局因無尾翼、隱身性好、航程遠(yuǎn)，是未來無人機(jī)與運(yùn)輸機(jī)的重要方向，但展弦比越大、結(jié)構(gòu)越輕，顫振風(fēng)險(xiǎn)越高，成為長期阻礙其性能提升的“硬骨頭” 。

傳統(tǒng)應(yīng)對(duì)方式多以增加結(jié)構(gòu)重量、降低設(shè)計(jì)速度為代價(jià)，與飛行器追求輕量化、高速化的目標(biāo)相悖。

二、十年攻關(guān)：南航團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之路

團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十年，摒棄“硬碰硬”思路，另辟蹊徑實(shí)現(xiàn)突破 ：

1. 自主建模體系：研發(fā)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的剛-彈耦合飛行力學(xué)建模軟件，打破國外技術(shù)壟斷，解決了柔性飛行器顫振預(yù)測精度不足的難題 。

2. 極簡控制算法：提出僅含四個(gè)自由度的剛-彈耦合動(dòng)力學(xué)簡化模型，配套設(shè)計(jì)高效控制算法，無需改動(dòng)原有結(jié)構(gòu)或增加重量即可實(shí)現(xiàn)顫振抑制。

3. 智能感知系統(tǒng)：在機(jī)身布設(shè)微型傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測微小形變，核心算法瞬間計(jì)算最優(yōu)控制指令，通過舵面微調(diào)主動(dòng)抵消顫振趨勢。

4. 極限飛行驗(yàn)證：研制展弦比超10的柔性飛翼無人機(jī)驗(yàn)證機(jī)，開展高風(fēng)險(xiǎn)飛行試驗(yàn)，最終在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極限內(nèi)實(shí)現(xiàn)62.5%的顫振臨界速度提升，成為全球首個(gè)達(dá)成此成就的團(tuán)隊(duì) 。

三、62.5%提升：意味著什么？

性能飛躍：同款飛翼飛機(jī)若原極限速度1000公里/小時(shí)，現(xiàn)可安全飛行至1625公里/小時(shí)，顯著拓展任務(wù)邊界。

設(shè)計(jì)解放：無需為抑制顫振過度增重，實(shí)現(xiàn)輕量化與高性能兼得，提升載荷與航程。

安全冗余：為現(xiàn)有飛行器提供額外安全裕度，應(yīng)對(duì)復(fù)雜氣流與突發(fā)狀況。

國際領(lǐng)先：標(biāo)志中國在飛行動(dòng)力學(xué)與控制領(lǐng)域從跟跑到領(lǐng)跑的跨越，為后續(xù)高超音速與空天飛行器研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

四、應(yīng)用前景：開啟飛翼布局新紀(jì)元

該技術(shù)將推動(dòng)多領(lǐng)域航空裝備升級(jí)：

1. 軍用無人機(jī)：提升長航時(shí)偵察、察打一體無人機(jī)的速度與隱身性能，拓展作戰(zhàn)半徑。

2. 民用航空：助力大型飛翼布局運(yùn)輸機(jī)研發(fā)，提升燃油效率與運(yùn)載能力，降低運(yùn)營成本。

3. 未來飛行器：為高超音速飛行器、空天飛機(jī)等提供顫振抑制解決方案，加速新型號(hào)研發(fā)進(jìn)程。

4. 技術(shù)輻射：成果可應(yīng)用于風(fēng)電葉片、高鐵橋梁等其他受顫振/振動(dòng)困擾的工程領(lǐng)域，具備跨行業(yè)價(jià)值。

五、背后的力量：南航的力學(xué)與控制底蘊(yùn)

胡海巖院士是我國動(dòng)力學(xué)與控制領(lǐng)域權(quán)威，長期深耕飛行器顫振與控制研究；黃銳教授團(tuán)隊(duì)在飛行動(dòng)力學(xué)建模與主動(dòng)控制方面積累深厚 。南航作為航空航天特色高校，在飛行器設(shè)計(jì)、力學(xué)分析與控制工程領(lǐng)域具備完整科研體系，為此次突破提供堅(jiān)實(shí)支撐 。

這項(xiàng)突破不僅是技術(shù)勝利，更彰顯中國航空人自主創(chuàng)新、敢為人先的科研精神，為中國航空工業(yè)撕開未來天際線，助力實(shí)現(xiàn)更高、更快、更安全的飛行夢想。

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