图①“中国创新杯第二届未来飞行器设计大赛”的获奖作品，名为“凤凰”号变形飞机。

　　图②为“东方破晓”号可变形多用途概念空天飞行器。

　　近日，以“智能可变形飞行器发展前景及我们的选择”为主题的中国科协第32期新观点新学说学术沙龙在合肥举行，相关高等院校、研究机构的27位航空航天领域知名学者出席了会议。

　　沙龙的四个主题发言由中国航天空气动力技术研究院高级工程师白鹏所作的《智能可变形飞行器国内外相关研究与进展》、沈阳飞机设计研究所研究员邱涛所作的《智能可变形飞行器的发展需求和应用前景》、哈尔滨工业大学教授冷劲松所作的《智能可变形飞行器的关键技术》以及中国科学技术大学教授杨杰所作的《智能可变形飞行器中的智能材料与结构》组成。

　　变形飞机具有增大航程、降低噪声、节省燃油等优点

　　可以任意伸展翅膀、具有变形金刚一样强大威力的飞机，不只出现在描绘未来战争的美国科幻电影中，而且已经真实地走进了中国科学家的视野。

　　日前，以“智能可变形飞行器发展前景及我们的选择”为主题的中国科协第32期新观点新学说学术沙龙在安徽合肥市召开。在学术沙龙的讨论中，中国人要不要搞智能可变形飞行器、如何搞等问题已经严峻地摆在了中国科学家面前。

　　——变形研究——

　　飞机的机翼一定是固定的吗?人类能否设计出可以智能变形的飞机?若干年来，人类从仿生学出发，在智能可变形飞行器领域进行了不懈的探索。

　　科学家眼中的变形飞机

　　“可变形飞行器是指飞行器在飞行过程中可以改变外形，以适应宽广变化的飞行环境，完成各种任务使命，有效实施控制，提高飞行器的机动能力，改善飞行性能。它与现有飞行器离散改变后掠角或控制面角度的传统方法不同，可以有效地实现外形的分布式连续式变形。”中国科学院院士、中国航天空气动力技术研究院顾问崔尔杰给出了可变形飞机的定义。

　　资料显示，美国希望正在研制的可变形飞行器和传统飞行器相比相关指标要达到：机翼展弦比变化200%，机翼面积变化50%，机翼扭转变化50%，机翼后掠角变化20度，机翼的质量不超过传统机翼。

　　变形飞机功能强大

　　对于军用飞机而言，未来变体飞机采用智能变形技术，可以解决不同设计点气动布局的矛盾，改善多功能性，可在短跑道上起飞，大大增加航程，提高其经济性和作战效能。民用飞机采用变体技术可以针对飞行各阶段的不同要求改变机翼的平面形状，如在巡航阶段可增大机翼的展长或改变弯度，以达到提高飞机升阻比，增大航程的目的;或利用发动机进气道和尾喷口变形技术，在保持同样航程的情况下，达到降低噪声、节省燃油的目的。

　　——如何实现——

　　实现变形，智能材料不可缺

　　新型的变形思路力求根据简单的机械原理实现多方面的变形要求。要实现这一步，得依赖现在各种高科技材料的发展。例如，一些材料能够拉伸或者弯曲，在重新加热之后又恢复原形;此外，有一些新型液体在磁场中或者加入磁物质后会变浓;在电或光作用下会膨胀或是收缩。这就是所谓的“智能材料”。

　　随着材料科学的高速发展，已经出现了像压电材料和形状记忆材料一类的智能材料。飞机设计师正在研究利用这类智能材料，设计出能在飞行中按需要改变机翼形状的飞机，并提出了好几种方案。

　　仿生学是重要的研究手段

　　除了研究“智能材料”，仿生学也是“变形计划”的一个研究内容。

　　中国科学院院士、中国科学院研究生院教授童秉纲提出，智能可变形飞行器研究可以从自然界生物的飞行和游动中得到重要启示，因此我们要高度重视仿生学等基础性研究，包括昆虫和鸟类的飞行原理，抗风稳定飞行的能力，乃至生物材料和结构等。有些问题虽然很难，但不能因为难就放弃，要从实际需求出发，用系统工程的观点加以安排。

　　例如，骨头很轻很结实，因为它有空心的结构。科学家正在研究仿造骨骼的材料，如果能够获得这些结构，加入类似神经系统的传感系统和具有弹性的传动系统，就能够得到一个非常结实、非常轻便、能够实现传感和自动反馈的系统。

　　——专家连线——

　　我国应该研究智能可变形飞行器

　　记者：现在，国外可变形飞行器研究很热，那么我们国家是不是也需要提前准备开始研究呢?

　　胡海岩(中国科学院院士、北京理工大学校长)：中国要不要研制智能可变形飞行器?怎样研制?同样的问题，恐怕是政治家、军事家持一种观点，科学家、工程师可能会持另外一种观点，甚至在科学家和工程师之间也有很大分歧。事实上，虽然大家看待智能可变形飞行器技术的角度不同，但可以取得基本共识，这就是要立足长远，从现在就开始谋划“路线图”并积极展开研究。

　　花禄森(航天科工集团科技委研究员)：不能因为智能可变形飞行器是前沿技术，需要基础研究和技术集成的时间长，我们就放弃。如果等着一切都成熟了再去做，那就已经晚了。

　　记者：智能可变形飞行器是前沿技术，它的研究能否带动相关技术的发展?

　　胡海岩：智能可变形飞行器研究将给技术科学和工程实现带来巨大挑战，从而推动相关科学技术的巨大进步。人们在朝着一个远大科技目标努力的过程中，会产生很多科学发现和技术创新的副产品，有时副产品的价值甚至会超过原来的主攻目标。在科学技术发展史上，有很多这样的例子。

　　邱涛(沈阳飞机设计研究所研究员)：智能可变形飞行器可以提高我国航空航天的综合设计水平，牵引相关技术的发展。通过开展变体飞机技术的研制，将极大促进相关学科的发展和交叉、融合。它涉及力学、材料学、控制科学、仿生学、电子学等学科。如计算力学和材料科学的交叉导致多尺度、跨层次计算;空气动力学与仿生学的交叉产生新流型以及气动弹性分析技术的发展等。

　　记者：那我国的变形飞机研究，该走什么样的道路呢?

　　花禄森：从我国航空航天的研究现状看，要想不增加飞行器的重量就实现智能可变形，目前还不太可能，因为目前的材料水平、驱动器水平等都差距很大。从实际情况看，飞行器的全面变形，目前还难以实现;而局部变形，在可承受的范围内，实现飞行器性能的提高并不是不可能的。变形飞机研究循序渐进可能比较好，技术成熟一点用一点，同时加大基础研究，这需要耐心、毅力和韧劲。

　　邱涛：我国应以变形机翼为牵引，开展先期综合集成研究，经过15年左右的时间突破各专业的关键技术，经地面试验和试飞验证之后，推广应用到军用飞机、民用飞机以及航天工程上。

　　胡海岩：决不能仅仅是跟踪国外技术。对于智能可变形飞行器这样一个具有远景的研究来看，由于没有直接的需求，我们应该立足国情，准确把握国内已有的技术优势，把这些优势综合起来，制订适当的中长期奋斗目标，分阶段实施。

　　■延伸阅读

　　变形飞机开创飞行新纪元

　　雄鹰在高空展翅飞翔时，它们的翅膀是非常灵活的，当它们想爬升时，会奋力拍打翅膀;当在高空盘旋时，伸展的翅膀或者一动不动，或者两边的翅膀扭转一定的角度，利用翅膀歪斜时形状的变化改变迎风的角度和面积，自如地控制飞行。

　　在飞行中改变机翼外形的设想，早在上世纪60年代和70年代的冷战时期就有人试验过。当时美国和苏联及欧洲都研制过这种飞机。苏联以米格-29为基础，美国以F-14为基础，试图使机翼按机动飞行的需要改变机翼外形，向前或向后摆动。但最后以失败告终，因为这种设想存在严重的局限性。

　　但美国五角大楼先进研究项目署飞机形态结构设计部门，并没有因过去的失败而放弃努力。

　　其决定投资数千万美元，让美国三家飞机制造公司研究是否能提出在飞行中让飞机安全地改变机翼外形的最佳方法。目的是要设计出一种能执行多种任务的军用飞机。

　　现在，飞机设计师们正重温莱特兄弟希望借鉴鸟类翅膀控制飞行的美梦。

　　如果能像鸟类一样以足够快的速度改变机翼形状，使飞机一边的机翼稍微变短，而让另一边机翼歪斜，就可以使飞机非常像鸟类一样机动飞翔。这样，就可以不需要副翼、方向舵或尾翼等附件，从而大大减轻飞机的重量，同时可以大大减少飞行阻力和燃料消耗。