未来航空，打开想象空间(2)

智能结构技术将传感器、驱动器和控制元件集成到基体材料中，实现自诊断、自适应和自修复等功能，是未来先进飞行器的发展方向之一，主要研究方向为智能蒙皮和自适应变体结构等。

智能蒙皮将几千个尺寸仅有米粒大小具有感知、处理和通信能力的微型计算系统植入材料内部，协同感知周边环境，从而调控过热和超应变区域，或调节内部电磁参量，降低电磁散射信号实现隐身功能。智能蒙皮将功能组件与结构相集成，具备无线电探测、能量存储等功能，在减轻重量、节省空间、提高飞行器隐身性能等方面具有很大潜力。

自适应变体结构通过感知飞行器飞行环境和姿态变化，经处理机运算决策后闭环控制飞行器结构局部或整体连续光滑变形，使飞行器保持最优性能和气动效率，实时适应多种飞行环境和任务需求。

总的来说，智能结构对航空领域可能产生三个潜在颠覆性影响：第一、机翼自适应结构变形可进一步减阻降噪，提高飞行经济性；第二、采用智能结构的高速飞行器可感知高温区域并进行外形自适应和材料自修复，有效解决“热障”问题，降低热防护设计难度；第三、采用智能隐身材料可进一步提高隐身性能，提升飞行器生存能力。

3.发动机和燃料的变革，或将深刻改变未来航空

发动机和燃料可看作飞机的心脏和血液，该领域的颠覆性发展将深刻变革未来航空形态。

可持续航空燃料（SAF）的应用被认为是最具潜力的技术。SAF是指可再生、使用过程中对环境影响较小的航空燃料，具有碳排放少、降低对石油等不可再生能源的依赖，促进经济发展等优点，主要分为生物质燃料、合成燃料、电能和氢燃料四种。限于生产成本高、生产规模小、存储运输困难等问题，目前可持续航空燃料尚未得到广泛应用。

可持续航空燃料技术对助力碳达峰碳中和目标、增强能源安全具有不可替代的作用，可实现航空动力系统的重大变革。未来民用航空动力系统通过使用可持续燃料作为涡轮发动机燃料，或直接使用燃料电池为飞机提供动力，将大幅降低航空业碳排放。

自适应变循环发动机是通过调节发动机涵道比和总压比等热力循环参数，在高推力和高燃油效率模式间自动转换的下一代涡扇发动机。自适应变循环发动机经济性能佳、工作范围广，它可满足多种性能需求，使未来飞行器呈现多任务和多用途发展趋势。同时，可在多种飞行器上共享发动机技术，应用基准发动机衍生出系列发动机，扩大发动机适用范围并降低研发成本。

旋转爆震发动机（RDE）以爆震形式增压燃烧。爆震波在传播过程中实现了激波和燃烧波的耦合，燃烧速度快，波后压力、密度显著提高。这种发动机具有结构简单、比冲和效率高、工作域宽等优点。有研究认为，旋转爆震发动机相比现役涡轮发动机热效率理论上可提高15%。除自身单独作为动力装置外，旋转爆震发动机还可与涡轮发动机、冲压发动机和火箭发动机组合，提升原动力装置性能。