[科普中国]-飞行力学

定义

飞行力学是研究飞行器在空中飞行时所受到的力和运动轨迹的学问，通俗的讲就是研究飞机在飞行时的受力情况，以及如何保持需要的飞行姿态，如何调整飞行状态和飞行轨迹的学问1。飞行力学是在空气动力学的基础上对飞机飞行控制领域进行非常专业的研究和深入的运用。从狭义上来说，传统飞行力学主要采用力学原理研究飞行器的运动规律和特性，是力学学科的分支。但从广义上来说，由于飞行器运动特性与飞行器所受的空气动力、发动机推力及飞行器结构弹性变形、飞机控制等密切相关，直接决定了飞行器的总体特征、任务能力和使用需求，已成为飞行器设计的出发点和归宿点，为此，飞行力学正逐步发展为一门飞行器设计领域的系统、综合性学科。

应用领域在航空领域，大迎角过失速机动战斗机、无人作战飞机、大型运输机、大型客机等技术都大量运用了飞行力学的相关知识2。

国外发展现状目前，国外飞行力学研究主要服务于新机的设计研制，即基于先进新概念飞行器的设计研制需求，针对其新的技术特点，开展飞行力学相关的理论、方法和技术问题研究。由于现代先进飞行器呈现出高度的气动/结构/控制/运动非线性耦合特点，国外飞行力学研究在解决传统性能、飞行品质问题的基础上，主要研究综合多学科的知识，研究飞行力学/空气动力学/结构力学/飞行控制一体化的设计技术和方法，以适应先进飞行器设计、研制的需求。具体研究内容包括非定常气动特性的气动/飞行动力学一体化计算技术、非线性飞行动力学特性分叉分析技术与控制律连续设计技术、飞行仿真和模拟技术、风洞自由飞和模拟飞行实验技术、锁比样机试飞和全机空中试飞技术等2。

国内发展现状近年来，根据新概念先进飞行器设计需求，国内在消化、吸收国外先进研究成果的基础上，通过自主创新、发展，在飞行力学理论、方法和技术研究中取得一定的成绩，主要包括：非线性飞机动力学研究、非定常气动建模技术研究、战斗机综合性设计评估指标研究、弹性飞行动力学研究、无人机飞行动力学研究、民机飞行品质和适航性研究、高超声速飞行器动力学、在轨机动动力学与控制、飞行力学与其他学科知识融合研究等3。

未来发展趋势目前，国内外飞行力学研究在理论和方法研究方面，主要向气动/结构/控制/飞行力学一体化研究方向发展，以飞行器动力学特性及任务能力最优为设计目标，分析其耦合特性，开展多学科、综合化、定量化、精细化、数字化设计，建立一体化的设计技术和方法4。在工程应用方面，主要致力于解决新概念飞行器涉及的特殊飞行力学问题。主要研究以下几个方面的关键技术2。

气动/飞行力学一体化计算、试验、分析技术；

气动/结构/飞行力学一体化计算、试验、分析技术；

飞行力学/飞行控制一体化设计技术；

飞行力学/空气动力学/结构力学/飞行控制一体化设计技术；

无人飞行器飞行力学问题；

空间机动飞行动力学问题。

研究机构南京航空航天大学、北京航空航天大学、中国空气动力研究与发展中心、空军工程大学、西北工业大学、国防科技大学。

著名专家陈士橹院士5

庄逢甘院士6