主题：大飞机从707到340没有多大变化，未来是音速巡航？ -- intools

气动弹性力学

aeroelasticity

研究空气动力同弹性结构变形之间相互作用的规律及其在工程技术中的应用的学科。又称气动弹性理论。空气动力学和弹性力学的交叉学科。它将弹性结构和周围的气流作为一个统一系统来考虑并找出其间的耦合条件。例如，结构在其周围空气动力作用下发生弹性变形，此变形会改变周围气流的流场，从而改变空气动力的大小和分布规律，使弹性结构产生新的变形。若结构与周围气流之间的相对速度较低，则这两方面的变化都趋于一个稳定值。但当速度达到某个临界值(称为临界速度)时，空气动力对结构弹性变形的微小变化也很敏感，它们的相互作用就会越来越大，从而严重影响结构性能，甚至破坏。在飞机设计中，必须进行气动弹性研究以确定飞行临界速度。关于气动弹性力学的研究主要包括颤振、变形发散、抖振、操纵反效以及突风响应等。

气动弹性力学

aeroelasticity

　　涉及空气动力学和弹性结构力学的一个力学分支，主要研究飞机飞行时的弹性特点。飞机上有些空气动力（简称气动力）对微小的弹性变形非常敏感。当飞行速度超过某一临界值时，微小的弹性变形会明显地改变气动力的大小和分布；气动力的改变又进一步影响结构的弹性变形。气动力和变形的相互影响，会导致飞机难以飞行，甚至破坏。即使飞机速度低于临界速度，弹性变形也可能对飞机的性能产生较大的影响。所以，对于飞机设计来说，气动弹性力学至关重要。它有下述几个主要课题：

　　变形发散 　或称变形扩大。长直机翼的扭轴（即弯心连线）位于气动中心线(即气动力中心连线)之后，举力对扭轴的力矩会使机翼扭转而增大攻角，因而又增大举力，使机翼产生更大的扭转。在飞行速度较低时，这种相互影响越来越小，机翼处于稳定平衡状态。但当飞行速度提高到某一值时，机翼就不能处于稳定平衡状态，扭转变形逐渐扩大，这种现象称为机翼扭转发散。飞行速度的这个临界值简称发散速度。对于后掠机翼，不仅扭转能改变攻角，弯曲也能改变攻角，因而后掠机翼的变形发散称为机翼弯扭发散。由于后掠机翼向上弯曲会减小攻角，所以机翼后掠能提高发散速度；反之，机翼前掠则会降低发散速度。变形发散是静稳定性问题，在数学上属于本征值问题。

　　操纵反效 　偏转飞机副翼能产生滚动力矩，使飞机滚转。由于机翼的弹性，副翼的效应会随飞行速度的增大而降低，这在后掠机翼上尤其严重。当飞行速度达到某一值时，机翼上气动力引起的弹性变形会使副翼失效（即副翼效应为零），飞机无法操纵。这时的飞行速度称为反效速度。飞行速度超过反效速度后，副翼效应为负而起相反的作用。为使飞机能正常飞行，不但要使飞行速度低于反效速度，而且必须保证有足够的副翼效应。所以，在设计飞机时要算出副翼效应随飞行速度变化的曲线，以供核验。由此曲线，按副翼效应等于零，也可求得反效速度。其他操纵面如尾翼的舵面也有同样问题。影晌尾舵效应的，主要是机身的弹性变形。操纵效应问题在力学上是响应问题，但反效问题仍属本征值问题。

　　颤振 　它是气动弹性力学中最重要的课题。飞机飞行速度低时，机翼（或尾翼）的任何自由振动，都会因阻尼而衰减。但飞行速度超过某一值时，微小扰动就会引起振动发散，振幅急剧增大,使机翼（或尾翼）在2～3 秒钟内破坏，这种现象就叫颤振，而出现这一现象时的飞行速度为颤振速度。产生颤振的基本原因是：翼面振动的瞬间气动力与弹性位移之间有相位差，使振动发散所需的能量从气流中注入结构振动中，在气动力作功大于阻尼力消耗功的情况下，就发生颤振。颤振是个动稳定性问题，其特点在于气动力要按非定常气动理论或准定常气动理论计算。

　　抖振 　气流中的湍流也会引起结构振动，这种运动往往是没有规律的，称为抖振。飞机某个部件上若有气流分离，就可能引起另一部件发生抖振。例如，尾翼抖振就是由于机翼和机身联接处有气流分离而造成的。防止抖振的方法是，将飞机外形设计成流线型，合理安排尾翼相对于机翼和机身的位置。

　　突风载荷 　飞机飞行时总会遇到垂直于飞行方向短时间的突风。在大型飞机的强度计算中，突风是必须考虑的因素。这方面的计算必须考虑到飞机的弹性。按弹性飞机对突风的响应算出机翼根部的弯矩，比刚性飞机的值大15％～20％。