ＭｃＣｕｌｌｏｃｈ４３１８发动机。

其翼展为２８英尺，机长１９英尺２英寸，携带燃油１８加仑，机重７４０磅，航程２７５英里，航时５．４小时，巡航速度５５ｍｐｈ，失速速度４３ｍｐｈ，最大速度７０ｍｐｈ。

翔２ＧＡ－４６６Ｇｏｏｄｙｅａｒ充气飞机
Ｇｏｏｄｙｅａｒ公司在充气型飞机研制方匿可以说是一种壮举。

但是，由于当时材料科学的发展水平有限，丽采用固体结构的飞机毕竟是主流，充气飞机没有很好地得到发展。

由于常规飞行器的固体结构飞机尺寸大、不便运输，近年来，充气飞机又被重新重视起来。

从军事上讲，部队机动性要求越来越高，现代作战系统需要更详细的战场信息，对便于携带的低成本无人机需求已经显现出来，事实上，一些小型无人机已经大量地装备各个兵种，作为便要携带的充气飞机可以发挥它的优势。

美国作为全球战略的需要，体积小、重量轻的充气无人机自然是非常必要的，正因为如此，ＮＡＳＡ已经开展了几年的充气型无人机研究。

翔３是ＮＡＳＡ予２００１年试飞的充气杌翼无人机，它由另一架飞机带到几百米的空中投放，充气无人机进行自动充气、机翼展开，作无动力滑翔飞行，最后自动着落。

从公开的录像晷，飞枫机翼展开的过程中，飞机姿态是很平稳的。

对于该验证机而言，机翼依靠高压氮气瓶充气，内部威力达到２００～２５０磅／平方英寸（ｐｓｉ），究气过程只需０．３３秒，图３中可以看到机翼的展开过程。

在上述图３的验证极中，只有机鬓是充气可展开的。

丽充气飞机的最太好处就是体积方面的可压缩性，因此，只考虑机翼作为充气部件在体积方面的好处仍然不够，飞翼布局的飞机则在这方面拥有更大的优势。

图４是美国发展的一种飞翼式充气飞机，它的优点是可以收
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缩在一个很小的机体空问内，因此具有很方便的运输性能，图５是这类充气飞机收起状态的布置情况。

当然，飞翼式充气飞机在操纵性方面也会很困难，仍然需要发展新的气动技术来解决这方面的问题。

圉４飞翼式充气无人机
圉５飞翼式充气飞机展开和收起状态示意圈
经过在充气飞机方面的研究，美国已经研制出了实用的充气飞行器，图６是美国推出的一个充气型无人机武器装备，毫无疑问，它具有充气型飞行器便于运输和成本较低的优点。

３、充气航天器
图６美国ＬｏｉｔｅｒｉｎｇＥｌｃｃｈ＇ｉｃＷａｒｆａｒｅＫｉｌｌｅｒ充气飞行器
由于充气型飞行器的体积可变性，对于航天应翊面言，ｆ司样具有很大的应用潜力Ｅ６１１３】。

在荚翳探测火星的第一个飞行器着陆系统中，采用的是自动充气气球碰撞式着陆，主要考虑的是技术上的成熟性。

但是，这种着陆方式探测的范围很有照，因此，美国航天部门考虑在下一次火星探测中使用充气无人飞机，既能满足空间运输过程中体积、重量方西的要求，又可以进行大范围的探测。

英国也着手研究火星探测充气飞行系统如图７、８，显然，充气飞机是其中的重要组成部分。

同时，也有人设计了充气降落伞进彳亍火星着陆的模式，图８给出了充气降落伞示意图。

翻７充气降落系统
图８充气飞机完成最后工作
图９火星着陆充气降落伞示意图
在空间站应用方面，充气结构也有很大的优势，一方露充气结构在火箭运载过程中体积很小，另一方面空间无重力环境下，对空间结构的强度要求大大降低。

正因为如此，空间充气结构的飞行器具有很大的发展前景。

图ｌｏ和图ｎ给出了空间充气飞行器的示意图，图１２剥是大型兖气空间站的示意图。

图ｌＯ充气展开过程示意豳固１２充气空闫站示蠢碧
謦１１蒜开后的空阐飞行器
在航天应用方面，人们甚至设想了利用充气飞行器来减轻气动热的影响，这种方案一方
面可以通过充气飞行器雏形（如钝头部）改交流场激波系，降低气动热作用，另～方面由于
充气结构与内部结构之间的传热减少了，达到减小气动热对内部环境的危害。

在当前气动热睡题缺乏更多办法的情况下，这方面研究工作给出了一条耨途径ｆ９】。

图１３帮图１４绘出相应研究情况。

图１３充气型返圊式飞行器结秘固１４充气结构烧蚀过程试验
４、欧洲充气飞行器
除美国外，欧洲也开展了充气型飞行器的研究。

俄罗斯的研究工作看不到具体内容，值也寄信息出现。

德国有人研究了小型充气无人机。

相比之下，瑞士人在充气飞行器方强更为超前，瑞士在１９９５年就设计出一架命名为Ｓｔｉｎｇｒａｙ的充气飞机（如图１５），该飞机冀展１３米，起飞重量８４０千克，飞行速度每小时１３千米。

到目前为止，该充气飞机已经在＃唾尔卑斯由上空进行了３００次以上的飞抒。

固１５瑞士Ｓｔｉｎｇｒａｙ充气飞机
瑞士人还有更冒险的行动，依靠充气翼飞越峡谷（如图１６、１７），如果这种单人充气飞翼技术成熟，相信对提高单兵作战能力舆有重大的价值。

图１６单人充气翼飞行装置图１７飞越峡谷壮举
５、充气飞机的关键技术和西北工业大学在此方面的研究
西北工业大学“翼型、叶栅空气动力学”国防科技重点实验室近年来也对充气飞机开展了初步的研究工作，对充气飞机的关键技术进行了一些探索性研究。

就目前的理解而言，主要的关键技术包括：（１）轻质、密封性能好的软震材料。

从目前了解的情况看，国外在这类材料研究方面的确走在前丽，美国在充气飞机方蠢选择了两种方式，一种是充气后一直保持内部压力达到维持外形的目的，这种方式需要不断补气，因为漏气是不可避免的。

另一种是充气后经过若干秒对间，材料自动固化成磋质材料，满足维持外形的要求，这种方式不需要补气，但是能充气一次，因为材料固化后不８＆恢复到折鼗状态。

（２）充气内部结构设计。

对于充气结构而言，既要维持足够的内部压强使得充气结构承受飞行器载荷要求，还得保持良好的气动外澎满足空气动力学要求，因此作为飞机，空气动力学性能是飞机最本质的内涵。

但是，软质材料只能抗拉力不能抗势力，要保持非对称的外形，需要对内部结构进行精心设计，充分利用非对称内部结构，达到飞机机翼的外形要求，美国人在充气翼内部结构申报了多项专利。

（３）充气结构与气动的一体化设计。

虽然充气结构可以满足刚度需要，但充气结构毕竟不是固定结构，在气动载荷的作用下，结构的总体变形、局部变形会随着软材料两侧的压力而变化，丽气动设计出的理想岁｝形必须考虑充气结构的这种变化。

所以，充气结构和气动的一体化设计是必须突破的关键技术之一。

（４）结合部的设计和工艺。

充气飞行器总是多个部件组成的，密封自然是充气飞行器的关键环节，同一性质的材料比不同材料的结台部密封要难，所以，材料的选择除需要考虑轻便、密封外，还需要考虑与其它材料的密封连接问题。

（５）完金充气飞行器豹操纵闻题。

对于圆体结构莉言，桃械式操纵蕊就可以实现飞行器的姿态控制，而充气飞行器的操纵面是另一个不能忽视的关键环节。

近两年，西北工业大学在充气无人机的研究方面开展了一些研究工作，对充气结构的设计、承载能力、结合部的密封嗣题等开展了试验研究工作，如图１８、１９。

在进行了单项技术的拐步研究后，研制了一架使用规翼的小型飞桃，通过初步试飞，验证了充气帆翼的一些技术。

图２０是该充气飞机的飞行情况。

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图１８充气机嚣的承载实验图１９充气嚣的内郭构造
匿２０充气机翼的小型无＾橇飞行图片
６、充气结构及在变形体中的应用
充气结构的本质是形状的改变，而空气动力学的性能就是由外形决定的。

因此，充气结构是完成飞行器外形改变的晟简单形式。

实际上，国外已经开展了类似的研究工作，阔２ｌ、２２是通过充气结构改变前缘外形，达到改变翼型弯度的目的，显然，其作用类似机翼的缝翼。

图２３是机身上的充气结构使用例予，此时，该充气结构的作用与机翼边条或鸭翼的作用相当。

所以，充气结构将可以在变形飞行器中得到更多的使用。

近年来，磋北工业大学已经开展了这方面的研究工作，有人甚至研究出微型充气结构，并且进行＿『流动控制方面的风洞试验。

图２ｌ充气结构改变翼型前缘形状的示意图
图２２孜变翼型前缘的风洞试验结果
围２３机身上充气边条的结构示意图
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充气型无人机的研究与发展
作者：叶正寅， 吕强， 李栋
作者单位：西北工业大学,"翼型、叶橱空气动力学"国防科技重点实验室,西安,710072
本文链接：/Conference_6239732.aspx
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下载时间：2010年8月4日。