北航新闻网2月26日电（通讯员 马付）近日，北航无人系统研究院新概念飞行器技术创新团队马铁林研究员、付竟成副研究员，联合航空科学与工程学院向锦武院士、蒋崇文教授在《航空学报》发表题为《跨速域乘波体组合变体机翼布局及其任务能力评估》的研究论文。该研究围绕跨速域飞行器在快速部署、长时滑翔与复杂任务适应等方面的需求，开展了系统性设计与性能评估研究，为跨速域飞行器的小型化和集群化应用提供了新的技术参考。航空科学与工程学院乔南璇和景彪两位博士生参与了项目研究工作。

跨速域飞行器在高超声速快速抵近与亚声速长时滞空等任务场景中具有重要应用价值，但在气动设计上长期面临高速与低速工况需求难以兼顾的问题。从空气动力学角度看，低速飞行通常依赖较大的机翼面积和展弦比以提高升力效率，而高超声速飞行则更强调水平投影面积与乘波特性，单一固定构型在宽速域内难以实现性能均衡。针对上述问题，研究团队探索了一种乘波体与旋转伸缩机翼相结合的跨速域变体滑翔飞行器布局，在满足宽速域飞行需求的同时，兼顾结构小型化和工程实现的可行性。

图1 跨速域变体滑翔飞行器布局方案

在总体设计方面，针对跨速域变体滑翔飞行器不存在单一设计状态点的特点，研究构建了一种基于多阶段再入飞行走廊的总体参数评估方法。该方法综合考虑过载、动压和热流密度等约束条件，通过分析不同构型与飞行阶段下的速度—高度可行区域，明确构型切换的安全区间，并以平均可行速度范围作为总体参数可行性评价指标，实现了从任务需求出发对飞行器关键参数的定量分析。

图2 飞行器各部件气动阻力占比

在气动性能优化方面，研究针对乘波体构型在亚声速阶段尾部底阻占比较高的问题，开展了尾部整流罩的参数化建模与宽速域联合优化分析，在改善亚声速气动性能的同时保持了高超声速阶段性能水平。针对变体机翼设计，研究采用“全局—梯度”两阶段优化策略，结合多保真代理模型与离散—伴随梯度优化方法，对不同展弦比构型下的低速久航性能进行优化分析，提升了飞行器在低速滑翔阶段的气动效率。

图3 飞行器尾部整流罩宽速域优化设计

图4 优化方法主体框架

在任务能力评估方面，研究引入hp自适应Radau伪谱法，建立了跨速域变体滑翔飞行器多阶段可达性能预测与任务能力评估框架。相关结果表明，通过合理设计再入过程中的俯冲—跃升减速策略，飞行器在不改变构型的情况下可实现更为高效的能量管理，从而拓展任务可达范围并提升有效载荷能力。

图5 飞行器多阶段再入飞行走廊

该研究从总体设计、气动优化和任务能力评估等多个层面，对乘波体组合变体机翼布局的跨速域飞行特性进行了系统分析，为跨速域飞行器的相关研究和工程设计提供了方法参考。

原文链接：https://hkxb.buaa.edu.cn/CN/10.7527/S1000-6893.2025.32051

（审核：刘玉战）

编辑：贾爱平