跨域飞行器结构与变构型设计技术进展与挑战

doi:10.7527/S1000-6893.2025.31686

Abstract

Abstract:

By the virtue of its design orientation of “multi-functionality” and efficient repeated flights in large airspace and wide speed range， the cross-domain vehicle is of epoch-making significance in the field of aerospace and is becoming one of the focuses of technological competition among various countries. Due to the high frontier and comprehensive nature of this field， there is no clear technical route to realize the large envelope cross-domain vehicle， but it is generally agreed that the morphing configuration is the key technology and necessary means. In this paper， we discuss the conceptual routes to achieve cross-domain vehicle from four aspects， namely， the basic configuration， the morphing mode， the optimization of the morphing structure， and the thermal protection， with the morphing configuration as the main theme. We analyze the technology pavements and reference values provided by the existing researches on the design of cross-domain vehicle， and summarize the respective technological advances and challenges. Firstly， several basic configurations with application potential are introduced， and the differences in aerodynamic performance and volumetric ratio are compared； secondly， the structural design and aerodynamic impacts of different schemes are analyzed according to the classification of wings and head-cones； then， three levels of structural optimization techniques， passive and active thermal protection structural designs are introduced from the perspective of improving the deformation， load-bearing， and thermal protection performance of the morphing structures； finally， we summarize the challenges and problems that are still facing in the work of cross-domain vehicle structures and morphing configuration design， and look forward to the future development direction of related research.

Key words: cross-domain vehicle, morphing configuration, structural optimization, lightweighting, thermal protection technology

CLC Number:

V211.7

Jihong ZHU, Jiacheng HAN, Xiaojun GU, Yahui ZHANG, Jun WANG, Jie HOU, Weihong ZHANG. Advances and challenges in cross-domain vehicle structures and morphing configuration design technologies[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(18): 431686.

Figures/Tables 47

Fig.1

Table 1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Table 2

Table 3

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Fig.14

Fig.15

Fig.16

Fig.17

Fig.18

Fig.19

Fig.20

Fig.21

Fig.22

Fig.23

Fig.24

Fig.25

Fig.26

Fig.27

Fig.28

Fig.29

Fig.30

Fig.31

Fig.32

Fig.33

Fig.34

Fig.35

Fig.36

Fig.37

Fig.38

Fig.39

Fig.40

Fig.41

Fig.42

Fig.43

Fig.44

References 195

[1]	YUAN C， LÜ X Z， BAO W M. Thermal protection performance of biomimetic flexible skin for deformable high-speed vehicles （DHSV-bio-FS） under uniaxial tensile strain［J］. Research， 2024， 7： 0394.
[2]	李宪开，王霄，柳军，等. 水平起降高超声速飞机气动布局技术研究［J］. 航空科学技术， 2020， 31（11）： 7-13.
	LI X K， WANG X， LIU J， et al. Research on the aerodynamic layout design for the horizontal take-off and landing hypersonic aircraft［J］. Aeronautical Science & Technology， 2020， 31（11）： 7-13 （in Chinese）.
[3]	王发民，丁海河，雷麦芳. 乘波布局飞行器宽速域气动特性与研究［J］. 中国科学：技术科学， 2009， 39（11）： 1828-1835.
	WANG F M， DING H H， LEI M F. Aerodynamic characteristics research on wide-speed range waverider configuration［J］. SCIENTIA SINICA Technologica， 2009， 39（11）： 1828-1835 （in Chinese）.
[4]	李世斌. 新概念宽速域飞行器气动外形设计与优化［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2012： 27-30.
	LI S B. Design and optimization of aerodynamic configuration for the novel-concept vehicle with the wide-range Mach numbers［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2012： 27-30 （in Chinese）.
[5]	LI S B， LUO S B， HUANG W， et al. Influence of the connection section on the aerodynamic performance of the tandem waverider in a wide-speed range［J］. Aerospace Science and Technology， 2013， 30（1）： 50-65.
[6]	丁峰. 高超声速滑翔—巡航两级乘波设计方法研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2012： 63-66.
	DING F. Design study of hypersonic slide-cruise two-stage waverider［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2012： 63-66 （in Chinese）.
[7]	王庆文. 基于吻切理论的两级乘波体设计［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2015： 40-42.
	WANG Q W. The osculating method of the dual waverider geometry generation［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2015： 40-42 （in Chinese）.
[8]	刘珍. 吻切流场乘波气动设计理论和方法研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2018： 37-40.
	LIU Z. Research on novel aerodynamic design theory and methodology for osculating flowfield waverider［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2018： 37-40 （in Chinese）.
[9]	LIU C Z， MENG X， BAI P. Design and analysis of double-swept waverider with wing dihedral［J］. AIAA Journal， 2021， 60（1）： 1-10.
[10]	ZHAO Z T， HUANG W， YAN B B， et al. Design and high speed aerodynamic performance analysis of vortex lift waverider with a wide-speed range［J］. Acta Astronautica， 2018， 151： 848-863.
[11]	刘传振，白鹏，陈冰雁. 双后掠乘波体设计及性能优势分析［J］. 航空学报， 2017， 38（6）： 120808.
	LIU C Z， BAI P， CHEN B Y. Design and property advantages analysis of double swept waverider［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2017， 38（6）： 120808 （in Chinese）.
[12]	刘传振，刘强，白鹏，等. 涡波效应宽速域气动外形设计［J］. 航空学报， 2018， 39（7）： 121824.
	LIU C Z， LIU Q， BAI P， et al. Aerodynamic shape design integrating vortex and shock effects for width-velocity-range［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2018， 39（7）： 121824 （in Chinese）.
[13]	CUI K， LI G L， XIAO Y B， et al. High-pressure capturing wing configurations［J］. AIAA Journal， 2017， 55： 1909-1919.
[14]	李广利，崔凯，胡守超，等. 乘波体组合高压捕获翼构型的性能分析［J］. 计算机辅助工程， 2014， 23（4）： 53-56.
	LI G L， CUI K， HU S C， et al. Performance analysis on configuration combined by waverider and high pressure zone capture wing［J］. Computer Aided Engineering， 2014， 23（4）： 53-56 （in Chinese）.
[15]	李广利，崔凯，肖尧，等. 高压捕获翼前缘型线优化和分析［J］. 力学学报， 2016， 48（4）： 877-885.
	LI G L， CUI K， XIAO Y， et al. Leading edge optimization and parameter analysis of high pressure capturing wings［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2016， 48（4）： 877-885 （in Chinese）.
[16]	李广利，崔凯，肖尧，等. 高压捕获翼位置设计方法研究［J］. 力学学报， 2016， 48（3）： 576-584.
	LI G L， CUI K， XIAO Y， et al. The design method research for the position of high-pressure capturing wing［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2016， 48（3）： 576-584 （in Chinese）.
[17]	王浩祥，李广利，徐应洲，等. 高压捕获翼构型跨声速流动特性初步研究［J］. 空气动力学学报， 2020， 38（3）： 441-447.
	WANG H X， LI G L， XU Y Z， et al. Preliminary study on transonic flow characteristics of a high-pressure capturing wing configuration［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2020， 38（3）： 441-447 （in Chinese）.
[18]	王浩祥，李广利，杨靖，等. 高压捕获翼构型亚跨超流动特性数值研究［J］. 力学学报， 2021， 53（11）： 3056-3070.
	WANG H X， LI G L， YANG J， et al. Numerical study on flow characteristics of high-pressure capturing wing configuration at subsonic， transonic and supersonic regime［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2021， 53（11）： 3056-3070 （in Chinese）.
[19]	王浩祥，肖尧，张凯凯，等. 机体尾缘形状对高压捕获翼构型亚声速特性影响［J］. 航空学报， 2023， 44（6）： 127215.
	WANG H X， XIAO Y， ZHANG K K， et al. Effect of body trailing edge shape on subsonic flow characteristics of high-pressure capturing wing configuration［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（6）： 127215 （in Chinese）.
[20]	ESPINAL D， IM H， LEE B， et al. Supersonic bi-directional flying wing， part Ⅱ： conceptual design of a high speed civil transport［C］∥Proceedings of the 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Reston： AIAA， 2010.
[21]	ZHA G C， IM H S， ESPINAL D A. Toward zero sonic-boom and high efficiency super-sonic flight， part Ⅰ： a novel concept of supersonic bi-directional flying wing［C］∥Proceedings of the 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Reston： AIAA， 2010.
[22]	刘晓斌，徐柯哲，朱国祥. 双向飞翼空天飞行器概念外形研究［J］. 空气动力学学报， 2017， 35（3）： 415-420， 443.
	LIU X B， XU K Z， ZHU G X. Research on bi-directional flying wing space shuttle configuration［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2017， 35（3）： 415-420， 443 （in Chinese）.
[23]	BERGER C， CARMONA K， ESPINAL D A， et al. Supersonic bi-directional flying wing configuration with low sonic boom and high aerodynamic efficiency［C］∥Proceedings of the 29th AIAA Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 2011.
[24]	GUAN X H. Supersonic bi-directional flying wing wave drag optimization based on alternative form of CST method［J］. Applied Mechanics and Materials， 2013， 477-478： 240-245.
[25]	NONWEILER T R F. Aerodynamic problems of manned space vehicles［J］. The Journal of the Royal Aeronautical Society， 1959， 63： 521-528.
[26]	KÜCHEMANN D. The aerodynamic design of aircraft［M］. Oxford： Pergamon Press， 1978： 131-147.
[27]	O’NEILL M K L， LEWIS M J. Design tradeoffs on scramjet engine integrated hypersonic waverider vehicles［J］. Journal of Aircraft， 1993， 30： 943-952.
[28]	QU Z P， XIAO H D， LI G L， et al. Numerical study on aerodynamic performance of waverider with a new bluntness method［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part G： Journal of Aerospace Engineering， 2021， 235（10）： 1225-1233.
[29]	LI G L， CUI K， XU Y Z， et al. Experimental investigation of a hypersonic I-shaped configuration with a waverider compression surface［J］. Science China Physics， Mechanics & Astronomy， 2020， 63（5）： 254721.
[30]	李文杰，钱开耘，古雨田. HTV-2项目取得重大进展［J］. 飞航导弹， 2010（9）： 29-32.
	LI W J， QIAN K Y， GU Y T. Significant progress in HTV-2 project［J］. Aerodynamic Missile Journal， 2010（9）： 29-32 （in Chinese）.
[31]	田剑威. “东风”快递，使命必达——“东风”17展现中国火箭军“低调华丽”［J］. 坦克装甲车辆， 2019（23）： 27-29， 2.
	TIAN J W. “Dongfeng” express， the mission will be reached- “Dongfeng” 17 show China’s rocket force “low-key gorgeous”［J］. Tank & Armoured Vehicle， 2019（23）： 27-29， 2 （in Chinese）.
[32]	王友利，才满瑞. 美国X-51A项目总结与前景分析［J］. 飞航导弹， 2014（3）： 17-21.
	WANG Y L， CAI M R. U.S. X-51A program summary and prospect analysis［J］. Aerodynamic Missile Journal 2014（3）： 17-21 （in Chinese）.
[33]	张斌，许爱军，代国宝，等. 美国X-43A高超声速飞行器先进制造技术分析［J］. 战术导弹技术， 2022（7）： 1-5.
	ZHANG B， XU A J， DAI G B， et al. Analysis of advanced manufacturing technology for X-43A hypersonic vehicle in USA［J］. Tactical Missile Technology， 2022（7）： 1-5 （in Chinese）.
[34]	陈树生，冯聪，张兆康，等. 基于全局/梯度优化方法的宽速域乘波-机翼布局气动设计［J］. 航空学报， 2024， 45（6）： 629596.
	CHEN S S， FENG C， ZHANG Z K， et al. Aerodynamic design of wide-speed-range waverider-wing configuration based on global & gradient optimization［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（6）： 629596 （in Chinese）.
[35]	王尘航，金亮，赵振涛，等. 宽速域乘波飞行器气动设计研究综述［J］. 航空兵器， 2024， 31（4）： 1-13.
	WANG C H， JIN L， ZHAO Z T， et al. A review of aerodynamic design for wide-speed range waverider vehicle［J］ Aero Weaponry， 2024， 31（4）： 1-13 （in Chinese）.
[36]	ZHAO Z T， HUANG W， LI S B， et al. Variable Mach number design approach for a parallel waverider with a wide-speed range based on the osculating cone theory［J］. Acta Astronautica， 2018， 147： 163-174.
[37]	RODI P. Vortex lift waverider configurations［C］∥Proceedings of the 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Reston： AIAA， 2012.
[38]	段焰辉，范召林，吴文华. 定后掠角密切锥乘波体的生成和设计方法［J］. 航空学报， 2016， 37（10）： 3023-3034.
	DUAN Y H， FAN Z L， WU W H. Generation and design methods of osculating cone waverider with constant angle of sweepback［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2016， 37（10）： 3023-3034 （in Chinese）.
[39]	刘超宇，屈峰，李杰奇，等. 涡波一体乘波飞行器宽速域气动优化设计研究［J］. 力学学报， 2023， 55（1）： 70-83.
	LIU C Y， QU F， LI J Q， et al. Aerodynamic optimization design of the vortex-shock integrated waverider in wide speed range［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2023， 55（1）： 70-83 （in Chinese）.
[40]	崔凯，李广利，胡守超，等. 高速飞行器高压捕获翼气动布局概念研究［J］. 中国科学：物理学力学天文学， 2013， 43（5）： 652-661.
	CUI K， LI G L， HU S C， et al. Conceptual studies of the high pressure zone capture wing configuration for high speed air vehicles［J］. SCIENCE CHINA Physics， Mechanics & Astronomy， 2013， 43（5）： 652-661 （in Chinese）.
[41]	常思源，肖尧，李广利，等. 翼反角对高压捕获翼构型亚声速气动特性影响分析研究［J］. 力学学报， 2022， 54（10）： 2760-2772.
	CHANG S Y， XIAO Y， LI G L， et al. Effect of wing dihedral and anhedral angles on subsonic aerodynamic characteristics of HCW configuration［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2022， 54（10）： 2760-2772 （in Chinese）.
[42]	常思源，肖尧，李广利，等. 翼反角对高压捕获翼构型高超气动特性的影响［J］. 航空学报， 2023， 44（8）： 127349.
	CHANG S Y， XIAO Y， LI G L， et al. Effect of wing dihedral and anhedral angles on hypersonic aerodynamic characteristics of high-pressure capturing wing configuration［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（8）： 127349 （in Chinese）.
[43]	常思源，田中伟，李广利，等. 基于气动导数的高压捕获翼飞行器纵向稳定性数值研究［J］. 中国科学：技术科学， 2024， 54（2）： 275-288.
	CHANG S Y， TIAN Z W， LI G L， et al. Numerical study on longitudinal stability for HCW aircraft based on aerodynamic derivatives［J］. SCIENTIA SINICA Technologica， 2024， 54（2）： 275-288 （in Chinese）.
[44]	周梦贝. 一种新型飞翼布局飞行器气动性能分析与虚拟飞行验证［D］. 南京：南京航空航天大学， 2021：8-11.
	ZHOU M B. Aerodynamic performance analysis and virtual flight verification of a new type of flying wing aircraft［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2021： 8-11 （in Chinese）.
[45]	周梦贝，史志伟，陈杰，等. 基于风洞虚飞实验的双向飞翼纵向控制研究［J］. 飞行力学， 2021， 39（3）： 88-94.
	ZHOU M B， SHI Z W， CHEN J， et al. Research on longitudinal control of bidirectional flying wing based on wind tunnel virtual flight test［J］. Flight Dynamics， 2021， 39（3）： 88-94 （in Chinese）.
[46]	GAN J Y， ZHA G. H Analysis of a low boom supersonic flying wing preliminary design［M］. Reston： AIAA， 2015： 133-157.
[47]	孙祥程，韩忠华，柳斐，等. 高超声速飞行器宽速域翼型/机翼设计与分析［J］. 航空学报， 2018， 39（6）： 121737.
	SUN X C， HAN Z H， LIU F， et al. Design and analysis of hypersonic vehicle airfoil/ wing at wide-range Mach numbers［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2018， 39（6）： 121737 （in Chinese）.
[48]	张阳，韩忠华，柳斐，等. 高超声速飞行器宽速域翼型高效多目标优化设计方法研究［J］. 航空科学技术， 2020， 31（11）： 14-24.
	ZHANG Y， HAN Z H， LIU F， et al. Efficient multi-objective shape optimization method of hypersonic wide-Mach-number-range airfoil［J］. Aeronautical Science & Technology， 2020， 31（11）： 14-24 （in Chinese）.
[49]	张阳，韩忠华，柳斐，等. 高超声速飞行器宽速域翼型多目标优化设计研究［J］. 气体物理， 2019， 4（4）： 26-40.
	ZHANG Y， HAN Z H， LIU F， et al. Multi-objective aerodynamic shape optimization of wide-Mach-number-range airfoil［J］. Physics of Gases， 2019， 4（4）： 26-40 （in Chinese）.
[50]	张阳，韩忠华，周正，等. 面向高超声速飞行器的宽速域翼型优化设计［J］. 空气动力学学报， 2021， 39（6）： 111-127.
	ZHANG Y， HAN Z H， ZHOU Z， et al. Aerodynamic design optimization of wide-mach-number-range airfoils for hypersonic vehicles［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2021， 39（6）： 111-127 （in Chinese）.
[51]	孙永泽，陆忠华. 基于超限学习机与随机响应面方法的深度学习超参数优化算法［J］. 高技术通讯， 2019， 29（12）： 1165-1174.
	SUN Y Z， LU Z H. A hyperparameter tuning algorithm based on extreme learning machine and stochastic response surface method for deep learning［J］. Chinese High Technology Letters， 2019， 29（12）： 1165-1174 （in Chinese）.
[52]	张科施，凌圣博，韩忠华. 跨声速运输机机翼气动/结构优化平台AeroStruct的发展及应用［J］. 航空科学技术， 2022， 33（4）： 47-56.
	ZHANG K S， LING S B， HAN Z H. Development and application of AeroStruct， an aerodynamic/structural optimization platform for transonic transport aircraft wings［J］. Aeronautical Science & Technology， 2022， 33（4）： 47-56 （in Chinese）.
[53]	FENG C， CHEN S S， YUAN W， et al. A wide-speed-range aerodynamic configuration by adopting wave-riding-strake wing［J］. Acta Astronautica， 2023， 202： 442-452.
[54]	UENO A， SUZUKI K. CFD-based shape optimization of hypersonic vehicles considering transonic aerodynamic performance［C］∥Proceedings of the 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reston： AIAA， 2008.
[55]	UENO A， SUZUKI K. Two-dimensional shape optimization of hypersonic vehicles considering transonic aerodynamic performance［J］. Transactions of the Japan Society for Aeronautical & Spaceences， 2009， 52（176）： 65-73.
[56]	张旭辉，解春雷，刘思佳，等. 智能变形飞行器发展需求及难点分析［J］. 航空学报， 2023， 44（21）： 529302.
	ZHANG X H， XIE C L， LIU S J， et al. Development needs and difficulty analysis for smart morphing aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（21）： 529302 （in Chinese）.
[57]	ANDERSEN G， COWAN D L， PIATAK D J. Aeroelastic modeling， analysis and testing of a morphing wing structure［C］∥Proceedings of the 48th AIAA/ ASME/ ASCE/ AHS/ ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2007.
[58]	FLANAGAN J S， STRUTZENBERG R C， MYERS R， et al. Development and flight testing of a morphing aircraft， the NextGen［C］∥Proceedings of the 48th AIAA/ ASME/ ASCE/ AHS/ ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2007.
[59]	KUEHME D， ALLEY N R， PHILLIPS C， et al. Flight test evaluation and system identification of the area-I prototype-technology-evaluation research aircraft （PTERA）［C］∥Proceedings of AIAA Flight Testing Conference. Reston： AIAA， 2014.
[60]	ORTIZ P， ALLEY N. Spanwise adaptive wing-PTERA flight test［C］∥Proceedings of AIAA Aviation Forum. Reston： AIAA， 2018.
[61]	谷小军，周炳楠，王文龙，等. 形状记忆合金驱动的可变翼梢小翼设计与验证［J］. 机械工程学报， 2022， 58（17）： 49-57.
	GU X J， ZHOU B N， WANG W L， et al. Design and assessment of variable winglet driven by shape memory alloy［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2022， 58（17）： 49-57 （in Chinese）.
[62]	田鑫. 基于3-RPS并联机构的自适应机翼方法实现及其测控系统研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2011： 19-25.
	TIAN X. Research on morphing wing with 3-RPS mechanism and it’s measurement & control system［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2011： 19-25 （in Chinese）.
[63]	ZHAO J L， YAN S Z， DENG L R， et al. Design and analysis of biomimetic nose cone for morphing of aerospace vehicle［J］. Journal of Bionic Engineering， 2017， 14（2）： 317-326.
[64]	孙健. 弹道修正引信仿生变体结构设计及气动性能研究［D］. 长春：吉林大学， 2023： 18-19.
	SUN J. Design and aerodynamic performance study of bionic variant of ballistic correction fuse［D］. Changchun： Jilin University， 2023： 18-19 （in Chinese）.
[65]	果晓东，李志伟，赵文祥，等. 基于记忆合金丝驱动的飞行器变形头锥设计与仿真分析［C］∥北京力学会第二十三届学术年会. 2017： 393-397.
	GUO X D， LI Z W， ZHAO W X， et al. Design and simulation analysis of deformed head cone based on memory alloy wire actuation for flying vehicles［C］∥Proceedings of the 23rd Annual Meeting of Beijing Society of Theoretical and Applied Mechanics. 2017： 393-397 （in Chinese）.
[66]	果晓东，祝玉兰，李志伟，等. 记忆合金丝驱动的飞行器变形头锥强度校核与应力分析［C］∥北京力学会第二十三届学术年会. 2017： 584-588.
	GUO X D， ZHU Y L， LI Z W， et al. Strength calibration and stress analysis of deformed head cone driven by memory alloy wire for flying vehicles［C］∥Proceedings of the 23rd Annual Meeting of Beijing Society of Theoretical and Applied Mechanics. 2017： 584-588 （in Chinese）.
[67]	DAI P， YAN B， HUANG W， et al. Design and aerodynamic performance analysis of a variable-sweep-wing morphing waverider［J］. Aerospace Science and Technology， 2020， 98： 105703.
[68]	陈树生，张兆康，李金平，等. 一种宽速域乘波三角翼气动布局设计［J］. 航空学报， 2023， 44（23）： 128441.
	CHEN S S， ZHANG Z K， LI J P， et al. Wide-speed aerodynamic layout adopting waverider-delta wing［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（23）： 128441 （in Chinese）.
[69]	TAKAMA Y. Practical waverider with outer wings for the improvement of low-speed aerodynamic performance［C］∥Proceedings of the 17th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. Reston： AIAA， 2011.
[70]	刘文，郭帅旗，刘洋，等. 乘波体设计与优化研究进展——从高超声速至宽速域［J］. 力学学报， 2024， 56（6）： 1655-1677.
	LIU W， GUO S Q， LIU Y， et al. Advances in design and optimization of waverider—from hypersonic to wide-speed range［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2024， 56（6）： 1655-1677 （in Chinese）.
[71]	CASTRICHINI A， SIDDARAMAIAH V H， CALDERON D， et al. Preliminary investigation of use of flexible folding wing tips for static and dynamic load alleviation［J］. The Aeronautical Journal， 2017， 121（1235）： 73-94.
[72]	DUSSART G X， YUSUF S， LONE M. Effect of wingtip morphing on the roll mode of a flexible aircraft［C］∥ Proceedings of the 2018 AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2018.
[73]	聂瑞. 变体机翼结构关键技术研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2018： 94-100.
	NIE R. Research on key technologies of morphing wing structures［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2018： 94-100 （in Chinese）.
[74]	陆宇平，何真，吕毅. 变体飞行器技术［J］. 航空制造技术， 2008（22）： 26-29.
	LU Y P， HE Z， LV Y. Morphing aircraft technology［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2008（22）： 26-29 （in Chinese）.
[75]	彭悟宇. 高超声速飞行器气动变形方案设计与外形优化方法研究［D］. 长沙：国防科技大学， 2019： 22-29.
	PENG W Y. Research on aerodynamic morphing scheme design and shape optimization method of hypersonic vehicle［D］. Changsha： National University of Defense Technology， 2019： 22-29 （in Chinese）.
[76]	陈钱，白鹏，李锋. 可变形飞行器机翼两种变后掠方式及其气动特性机理［J］. 空气动力学学报， 2012， 30（5）： 658-663.
	CHEN Q， BAI P， LI F. Morphing aircraft wing variable-sweep： two practical methods and their aerodynamic characteristics［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2012， 30（5）： 658-663 （in Chinese）.
[77]	陈钱，白鹏，尹维龙，等. 飞机外翼段大尺度剪切式变后掠设计与分析［J］. 空气动力学学报， 2013， 31（1）： 40-46.
	CHEN Q， BAI P， YIN W L， et al. Design and analysis of a variable-sweep morphing aircraft with outboard wing section large-scale shearing［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2013， 31（1）： 40-46 （in Chinese）.
[78]	王云飞，肖洪，杨广，等. 平行连杆式变形翼结构设计及分布式驱动配置［J］. 哈尔滨工业大学学报， 2022， 54（1）： 65-72.
	WANG Y F， XIAO H， YANG G， et al. Structure design and distributed actuators configuration of a parallel linkage morphing wing［J］. Journal of Harbin Institute of Technology， 2022， 54（1）： 65-72 （in Chinese）.
[79]	李辉. 剪切式变后掠翼结构设计及变形控制研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2022： 17-19.
	LI H. Research on structural design and deformation control of shear variable swept wing［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2022： 17-19 （in Chinese）.
[80]	封铮，李辉，徐志伟. 剪切变后掠角变体机翼结构及柔性蒙皮设计研究［J］. 航空科学技术， 2024， 35（5）： 93-100.
	FENG Z， LI H， XU Z W. Research on shear variable sweep wing structure and flexible skin design［J］. Aeronautical Science & Technology， 2024， 35（5）： 93-100 （in Chinese）.
[81]	ERBIL M A， PRIOR S D， KARAMANOGLU M， et al. Reconfigurable unmanned aerial vehicles［C］∥Proceedings of the 2009 International Conference on Manufacturing and Engineering Systems. 2009： 392-396.
[82]	HUI Z， ZHANG Y， CHEN G. Aerodynamic performance investigation on a morphing unmanned aerial vehicle with bio-inspired discrete wing structures［J］. Aerospace Science and Technology， 2019， 95： 105419.
[83]	DI LUCA M， MINTCHEV S， HEITZ G， et al. Bioinspired morphing wings for extended flight envelope and roll control of small drones［J］. Interface Focus， 2017， 7（1）： 20160092.
[84]	AJANIC E， FEROSKHAN M， MINTCHEV S， et al. Bioinspired wing and tail morphing extends drone flight capabilities［J］. Science Robotics， 2020， 5（47）： eabc2897.
[85]	刘瑜，吕凡熹，周进. XB-70飞行器折叠机翼总体性能分析［J］. 航空科学技术， 2022， 33（12）： 47-53.
	LIU Y， LV F X， ZHOU J. Overall performance analysis on XB-70 folding wingtip system［J］. Aeronautical Science & Technology， 2022， 33（12）： 47-53 （in Chinese）.
[86]	IVANCO T G， SCOTT R C， LOVE M， et al. Validation of the lockheed martin morphing concept with wind tunnel testing［C］∥Proceedings of the 48th AIAA/ ASME/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2007.
[87]	SIMPSON A D. Design and evaluation of inflatable wings for UAVs［D］. Lexington： University of Kentucky， 2008： 18-23.
[88]	袁亚，刘君，余家泉，等. 高速折叠翼飞行器气动布局优化设计技术研究［J］. 北京航空航天大学学报， 2024， 50（11）： 3410-3416.
	YUAN Y， LIU J， YU J Q， et al. Research on aerodynamic layout optimization technology of high-speed folding vehicle［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2024， 50（11）： 3410-3416 （in Chinese）.
[89]	WEISSHAAR T A. Morphing aircraft technology - new shapes for aircraft design： RTO-MP-AVT-141［R］. Indiana： Purdue University， 2006.
[90]	SNEED R C， SMITH R R， CASH M F， et al. Smart-material based hydraulic pump system for actuation of a morphing wing［C］∥Proceedings of the 48th AIAA/ ASME/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2007.
[91]	SANTOS P， SOUSA J， GAMBOA P. Variable-span wing development for improved flight performance［J］. Journal of Intelligent Material Systems and Structures， 2017， 28（8）： 961-978.
[92]	MESTRINHO J， GAMBOA P， SANTOS P. Design optimization of a variable-span morphing wing for a small UAV［M］. 2011： 252-271.
[93]	REED J L， HEMMELGARN C D， PELLEY B M， et al. Adaptive wing structures［J］. International Society for Optics and Photonics， 2005， 5762： 132-142.
[94]	MOORE M， FREI D. X-29 forward swept wing aerodynamic overview［C］∥Proceedings of Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 1983.
[95]	SWAIM R L， NEWMAN B. Classical flight dynamics of a variable forward-sweep-wing aircraft［J］. Journal of Guidance Control and Dynamics， 1986， 9（3）： 352-356.
[96]	刘文法，王旭，米康. 一种新的变前掠翼无人机气动布局［J］. 航空学报， 2009， 30（5）： 832-836.
	LIU W F， WANG X， MI K. A new aerodynamic configuration of UAV with variable forward-swept wing［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2009， 30（5）： 832-836 （in Chinese）.
[97]	叶露. 变掠翼无尾飞机气动布局设计研究［J］. 飞行力学， 2019， 37（2）： 36-40.
	YE L. Research of variable forward-sweep wing tailless aircraft aerodynamic configuration design［J］. Flight Dynamics， 2019， 37（2）： 36-40 （in Chinese）.
[98]	MOOSAVIAN A， XI F， HASHEMI S M. Design and motion control of fully variable morphing wings［J］. Journal of Aircraft， 2013， 50（4）： 1189-1201.
[99]	FINISTAURI A D. Conceptual design of a modular morphing wing［D］. Toronto： Toronto Metropolitan University， 2013： 25-30.
[100]	张蒂. 基于四面体桁架的飞行器变形骨架研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2018： 51-55.
	ZHANG D. Research on aircraft deformation skeleton based on tetrahedral truss［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2018： 51-55 （in Chinese）.
[101]	MORTON D， XU A， MATUTE A， et al. Autonomous material composite morphing wing［J］. Journal of Composite Materials， 2023， 57（4）： 711-720.
[102]	ZHANG Y L， ZHAO J L， CHEN W H， et al. Biomimetic skeleton structure of morphing nose cone for aerospace vehicle inspired by variable geometry mechanism of honeybee abdomen［J］. Aerospace Science and Technology， 2019， 92： 405-416.
[103]	ERICSSON L E， GUENTHER R A， STAKE W R， et al. Combined effects of nose bluntness and cone angle on unsteady aerodynamics［J］. AIAA Journal， 1974， 12： 729-732.
[104]	DEEPAK N R， RAY T， BOYCE R R. Evolutionary algorithm shape optimization of a hypersonic flight experiment nose cone［J］. Journal of Spacecraft and Rockets， 2008， 45： 428-437.
[105]	LI J L， WU J N， YAN S Z. Conceptual design of deployment structure of morphing nose cone［J］. Advances in Mechanical Engineering， 2013， 5： 590957.
[106]	果晓东，李君兰，陈炜铧，等. 基于伞式导杆机构的变体头锥设计与仿真［J］. 光学精密工程， 2018， 26（2）： 336-343.
	GUO X D， LI J L， CHEN W H， et al. Design and simulation of morphing nose cone for umbrella guide-rod mechanism［J］. Optics and Precision Engineering， 2018， 26（2）： 336-343 （in Chinese）.
[107]	ZHAO J L， WU J N， YAN S Z. Movement analysis of flexion and extension of honeybee abdomen based on an adaptive segmented structure［J］. Journal of Insect Science， 2015， 15（1）： 109.
[108]	ZHAO J L， YAN S Z， WU J N. Critical structure for telescopic movement of honey bee （insecta： apidae） abdomen： folded intersegmental membrane［J］. Journal of Insect Science， 2016， 16（1）： 79.
[109]	尹丹妮，谷勇霞，张玉玲. 仿蜜蜂腹部变体机构设计及运动分析［J］. 机械科学与技术， 2023， 42（8）： 1200-1206.
	YIN D N， GU Y X， ZHANG Y L. Designing honeybee abdomen’s morphing mechanism and its kinematic analysis［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2023， 42（8）： 1200-1206 （in Chinese）.
[110]	尹丹妮，张玉玲，阎绍泽，等. 基于并联机构的变体头锥设计及运动分析［C］∥2023智能制造与机械动力学学术大会论文集. 2023： 28.
	YIN D N， ZHANG Y L， YAN S Z， et al. Morphing nose cone design and motion analysis based on parallel mechanism［C］∥Proceedings of the 2023 Academic Conference on Intelligent Manufacturing and Mechanical Dynamics. 2023： 28 （in Chinese）.
[111]	田静怡，张玉玲，尹丹妮，等. 变体飞行器头锥的运动控制性能分析［J］. 振动测试与诊断， 2024， 44（2）： 345-352， 413.
	TIAN J Y， ZHANG Y L， YIN D N， et al. Motion control performance analysis of nose cone of variant aircraft［J］. Journal of Vibration， Measurement & Diagnosis， 2024， 44（2）： 345-352， 413 （in Chinese）.
[112]	郝亮. 卫星舱组件分配与布置的集成布局方法［D］. 南京：南京信息工程大学， 2016： 17-25.
	HAO L. Integrated layout methods for satellite module component distribution and layout［D］. Nanjing： Nanjing University of Information Science & Technology， 2016： 17-25 （in Chinese）.
[113]	黎自强，滕弘飞. 一种新的凸多边形不干涉算法［J］. 计算机工程与应用， 2008（1）： 11-13.
	LI Z Q， TENG H F. New non-interference approach for convex polygons［J］. Computer Engineering and Applications， 2008（1）： 11-13 （in Chinese）.
[114]	ZHANG W H， ZHANG Q. Finite-circle method for component approximation and packing design optimization［J］. Engineering Optimization， 2009， 41（10）： 971-987.
[115]	ZHU J H， ZHANG W H， XIA L， et al. Optimal packing configuration design with finite-circle method［J］. Journal of Intelligent & Robotic Systems， 2012， 67（3-4）： 185-199.
[116]	朱继宏，郭文杰，张卫红. 多组件结构系统的整体式拓扑布局优化设计进展［C］∥中国力学大会-2015论文摘要集. 2015： 339.
	ZHU J H， GUO W J， ZHANG W H. Advances in Optimized Design of Integral Topological Layout for multi-Component Structured Systems［C］∥Proceedings of the 2015 Chinese congress of theoretical and applied mechanics. 2015： 339 （in Chinese）.
[117]	朱继宏，张卫红. 智能变体结构的整体优化设计［C］∥2018年全国固体力学学术会议摘要集. 2018： 556.
	ZHU J H， ZHANG W H. Integrated optimized design of smart variant structures［C］∥Proceedings of the 2018 National Conference on Solid Mechanics. 2018： 556 （in Chinese）.
[118]	郭文杰，朱继宏，罗利龙，等. 考虑组件保形约束的多组件结构系统布局优化［J］. 航空学报， 2022， 43（5）： 225225.
	GUO W J， ZHU J H， LUO L L， et al. Integrated layout and topology optimization of multi-component structural systems considering component shape-preserving design constraints［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（5）： 225225 （in Chinese）.
[119]	王巍，王浩，周艾，等. 变弯度机翼外形与拓扑分步优化设计［J］. 航空学报， 2024， 45（18）： 129990.
	WANG W， WANG H， ZHOU A， et al. Stepwise optimal design for shape and topology of variable camber wing［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（18）： 129990 （in Chinese）.
[120]	齐鹏飞. 折叠翼变形结构的拓扑优化设计方法［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2021： 21-30.
	QI P F. Topology optimization design method of folding wing deformed structure［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2021： 21-30 （in Chinese）.
[121]	GU X J， YANG K K， WU M Q， et al. Integrated optimization design of smart morphing wing for accurate shape control［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2021， 34（1）： 135-147.
[122]	HU J， WALLIN M， RISTINMAA M， et al. Integrated multi-material and multi-scale optimization of compliant structure with embedded movable piezoelectric actuators［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2024， 421： 116786.
[123]	BENSOUSSAN A， LIONS J L， PAPANICOLAOU G C. Asymptotic analysis for periodic structures-studies in mathematics and its applications［J］. Journal of Applied Mechanics， 1978， 5（2）： 233-247.
[124]	GUEDES J， KIKUCHI N. Preprocessing and postprocessing for materials based on the homogenization method with adaptive finite element methods［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 1990， 83（2）： 143-198.
[125]	ZHANG W H， WANG F W， DAI G M， et al. Topology optimal design of material microstructures using strain energy-based method［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2007， 20（4）： 320-326.
[126]	王凤稳. 复合材料等效性能计算及优化设计［D］. 西安：西北工业大学， 2007： 7-12.
	WANG F W. Calculation of the effective properties and topology optimization of composite materials［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2007： 7-12 （in Chinese）.
[127]	王创. 基于轻质点阵的多尺度结构协同优化设计方法［D］. 西安：西北工业大学， 2021：85-95.
	WANG C. Concurrent design and optimization for multi-scale structures with lattice materials［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2021： 85-95 （in Chinese）.
[128]	FEYEL F. Multiscale FE2 elastoviscoplastic analysis of composite structures［J］. Computational Materials Science， 1999， 16（1）： 344-354.
[129]	TAN V B C， RAJU K， LEE H P. Direct FE2 for concurrent multilevel modelling of heterogeneous structures［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2020， 360： 112694.
[130]	ZHAO A， LI P， CUI Y H， et al. Multiscale topology optimization with direct FE2［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2024， 419： 116662.
[131]	RAJU K， ZHI J， SU Z C， et al. Analysis of nonlinear shear and damage behaviour of angle-ply laminates with direct FE2［J］. Composites Science and Technology， 2021， 216： 109050.
[132]	ZHI J， POH L H， T-E TAY， et al. Direct FE2 modeling of heterogeneous materials with a micromorphic computational homogenization framework［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2022， 393： 114837.
[133]	XU J H， LI P， POH L H， et al. Direct FE2 for concurrent multilevel modeling of heterogeneous thin plate structures［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2022， 392： 114658.
[134]	YEOH K M， POH L H， T-E TAY， et al. Multiscale modelling of sandwich structured composites using direct FE2［J］. Composites Science and Technology， 2023， 239： 110066.
[135]	OTERO F， OLLER S， MARTINEZ X. Multiscale computational homogenization： review and proposal of a new enhanced-first-order method［J］. Archives of Computational Methods in Engineering， 2016， 25： 479-505.
[136]	RAJU K， T-E TAY， TAN V B C. A review of the FE2 method for composites［J］. Multiscale and Multidisciplinary Modeling， Experiments and Design， 2021， 4（1）： 1-24.
[137]	YU W B. A unified theory for constitutive modeling of composites［J］. Journal of Mechanics of Materials and Structures， 2016， 11： 379-411.
[138]	LIU X， YU W B. A novel approach to analyze beam-like composite structures using mechanics of structure genome［J］. Advances in Engineering Software， 2016， 100： 238-251.
[139]	LIU N， YU W B. Mechanics of structure genome-based buckling analysis of sandwich structures［J］. Thin-Walled Structures， 2021， 169： 108364.
[140]	邵校. 短纤维增强复合材料细观建模与多尺度性能分析［D］. 大连：大连理工大学， 2020： 13-14.
	SHAO X. The micro-modeling and multi-scale performance analysis on the short fiber reinforced composites［D］. Dalian： Dalian University of Technology， 2020： 13-14 （in Chinese）.
[141]	张卫红，周涵，李韶英，等. 航天高性能薄壁构件的材料-结构一体化设计综述［J］. 航空学报， 2023， 44（9）： 627428.
	ZHANG W H， ZHOU H， LI S Y， et al. Material-structure integrated design for high-performance aerospace thin-walled component［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（9）： 627428 （in Chinese）.
[142]	WANG C， ZHU J H， WU M Q， et al. Multi-scale design and optimization for solid-lattice hybrid structures and their application to aerospace vehicle components［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2021， 34（5）： 386-398.
[143]	WALTON D， MOZTARZADEH H. Design and development of an additive manufactured component by topology optimisation［J］. Procedia CIRP， 2017， 60： 205-210.
[144]	ZHANG W S， LI D， ZHANG J， et al. Minimum length scale control in structural topology optimization based on the moving morphable components （MMC） approach［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 2016， 311： 327-355.
[145]	ZHOU L， ZHANG W H. Topology optimization method with elimination of enclosed voids［J］. Structural and Multidisciplinary Optimization， 2019， 60（1）： 117-136.
[146]	ZHOU Y， LU H， REN Q R， et al. Generation of a tree-like support structure for fused deposition modelling based on the L-system and an octree［J］. Graphical Models， 2019， 101： 8-16.
[147]	SALMORIA G V， AHRENS C H， FREDEL M， et al. Stereolithography somos 7110 resin： mechanical behavior and fractography of parts post-cured by different methods［J］. Polymer Testing， 2005， 24（2）： 157-162.
[148]	SIMONELLI M， TSE Y Y， TUCK C. Effect of the build orientation on the mechanical properties and fracture modes of SLM Ti-6Al-4V［J］. Materials Science and Engineering： A， 2014， 616： 1-11.
[149]	YADOLLAHI A， SHAMSAEI N， THOMPSON S M， et al. Effects of building orientation and heat treatment on fatigue behavior of selective laser melted 17-4 PH stainless steel［J］. International Journal of Fatigue， 2017， 94： 218-235.
[150]	YIN S， JENKINS R， YAN X C， et al. Microstructure and mechanical anisotropy of additively manufactured cold spray copper deposits［J］. Materials Science and Engineering： A， 2018， 734： 67-76.
[151]	ZHU Y Y， TIAN X J， LI J， et al. The anisotropy of laser melting deposition additive manufacturing Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si titanium alloy［J］. Materials & Design， 2015， 67： 538-542.
[152]	THRIMURTHULU K， PANDEY P M， VENKATA REDDY N. Optimum part deposition orientation in fused deposition modeling［J］. International Journal of Machine Tools and Manufacture， 2004， 44（6）： 585-594.
[153]	YASA E， KRUTH J P， DECKERS J. Manufacturing by combining selective laser melting and selective laser erosion/laser re-melting［J］. CIRP Annals， 2011， 60（1）： 263-266.
[154]	YANG K K， ZHU J H， WANG C， et al. Experimental validation of 3D printed material behaviors and their influence on the structural topology design［J］. Computational Mechanics， 2018， 61（5）： 581-598.
[155]	EDWARDS P， RAMULU M. Fatigue performance evaluation of selective laser melted Ti-6Al-4V［J］. Materials Science and Engineering： A， 2014， 598： 327-337.
[156]	LEUDERS S， LIENEKE T， LAMMERS S， et al. On the fatigue properties of metals manufactured by selective laser melting-the role of ductility［J］. Journal of Materials Research， 2014， 29（17）： 1911-1919.
[157]	YADOLLAHI A， SHAMSAEI N， THOMPSON S M， et al. Effects of process time interval and heat treatment on the mechanical and microstructural properties of direct laser deposited 316 L stainless steel［J］. Materials Science and Engineering： A， 2015， 644： 171-183.
[158]	TZONG G， JACOBS R， LIGUORE S. Air vehicle integration and technology research （aviatr） task order 0015： predictive capability for hypersonic structural response and life prediction： phase 1-identification of knowledge gaps［R］. Maryland： Lockheed Martin Aeronautics Company， 2010.
[159]	李锋. 疏导式热防护［M］. 北京：中国宇航出版社， 2017： 15-20.
	LI F. Dredging thermal protection［M］. Beijing： China Astronautic Publishing House， 2017： 15-20 （in Chinese）.
[160]	BOUCHEZ M， BEYER S. Ptah-socar fuel-cooled composite materials structure［C］∥Proceedings of the 15th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. 2008.
[161]	向树红，张敏捷，童靖宇，等. 高超声速飞行器主动式气膜冷却防热技术研究［J］. 装备环境工程， 2015， 12（3）： 1-7.
	XIANG S H， ZHANG M J， TONG J Y， et al. Research on active film cooling and heat-proof scheme for hypersonic vehicles［J］. Equipment Environmental Engineering， 2015， 12（3）： 1-7 （in Chinese）.
[162]	GLASS D E， DILLEY A C， KELLY H. Numerical analysis of convection/transpiration cooling［C］∥Proceedings of the 9th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. Reston： AIAA， 1999.
[163]	王天琦，魏程，于柏峰，等. 航天用碳/碳复合材料研究进展［J］. 纤维复合材料， 2024， 41（2）： 112-125.
	WANG T Q， WEI C， YU B F， et al. Research progress in C/C composites for aerospace［J］. Fiber Composites， 2024， 41（2）： 112-125 （in Chinese）.
[164]	王首豪. ZrC改性C/C- SiC复合材料高温性能及影响机理研究［D］. 大连：大连理工大学， 2020： 5-18.
	WANG S H. High-temperature performance and influence mechanisms of ZrC-modified C/C-SiC composites［D］. Dalian： Dalian University of Technology， 2020：5-18 （in Chinese）.
[165]	杨晓辉，李克智，白龙腾，等. 不同热解碳界面层厚度C/ZrC-SiC复合材料烧蚀性能及其机理［J］. 材料研究学报， 2022， 36（7）： 489-499.
	YANG X H， LI K Z， BAI L T， et al. Ablation properties and mechanisms of C/ZrC-SiC composites with pyrolytic carbon interlayer of different thickness［J］. Chinese Journal of Materials Research， 2022， 36（7）： 489-499 （in Chinese）.
[166]	李成伟，庄晟逸，向文超，等. 航天热防护用树脂基复合材料研制的前沿进展［J］. 中国科学：化学， 2024， 54（11）： 2167-2182.
	LI C W， ZHUANG C Y， XIANG W C， et al. Frontier development of resin-based composites for aerospace thermal protection［J］. SCIENTIA SINICA Chimica， 2024， 54（11）： 2167-2182 （in Chinese）.
[167]	GORTON M P， SHIDELER J L， WEBB G L. Static and aerothermal tests of a superalloy honeycomb prepackaged thermal protection system［J］. NASA STI/Recon Technical Report N， 1993， 93： 24096.
[168]	黄杰. 高超声速飞行器热防护系统综合研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2019： 26-32.
	HUANG J. Comprehensive investigations on thermal protection system of hypersonic vehicles［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2019： 26-32 （in Chinese）.
[169]	刘双，张博明，解维华. 可重复使用航天器金属热防护系统的结构优化进展［J］. 航天制造技术， 2007（3）： 43-48.
	LIU S， ZHANG B M， XIE W H. Advances in structural optimization of metallic thermal protection systems for reusable spacecraft［J］. Aerospace Manufacturing Technology， 2007（3）： 43-48 （in Chinese）.
[170]	BUFFENOIR F， ZEPPA C， PICHON T， et al. Development and flight qualification of the C-SiC thermal protection systems for the IXV［J］. Acta Astronautica， 2016， 124： 85-89.
[171]	PICHON T， BARRETEAU R， SOYRIS P， et al. CMC thermal protection system for future reusable launch vehicles： generic shingle technological maturation and tests［J］. Acta Astronautica， 2009， 65（1）： 165-176.
[172]	BAPANAPALLI S， MARTINEZ O， GOGU C， et al. （Student paper） Analysis and design of corrugated-core sandwich panels for thermal protection systems of space vehicles［C］∥Proceedings of the 47th AIAA/ASME/ ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2006.
[173]	ZHAO S Y， LI J J， HE X D. Comparison of thermo-structural responses for integrated thermal protection panels with different corrugated core configurations［J］. Journal of Harbin Institute of Technology， 2013， 20（6）： 21-28.
[174]	BLOSSER M L， DARYABEIGI K， BIRD R K， et al. Transient thermal testing and analysis of a thermally insulating structural sandwich panel［R］. 2015.
[175]	ZHENG L M， WU D F， PAN B， et al. Experimental investigation and numerical simulation of heat-transfer properties of metallic honeycomb core structure up to 900 °C［J］. Applied Thermal Engineering， 2013， 60（1）： 379-386.
[176]	PAN B， YU L P， WU D F. Thermo-mechanical response of superalloy honeycomb sandwich panels subjected to non-steady thermal loading［J］. Materials & Design， 2015， 88： 528-536.
[177]	WU D F， ZHENG L M， PAN B， et al. Thermal protection performance of metallic honeycomb core panel structures in non-steady thermal environments［J］. Experimental Heat Transfer， 2016， 29（1-3）： 53-77.
[178]	WANG X W， WEI K， WANG K Y， et al. Effective thermal conductivity and heat transfer characteristics for a series of lightweight lattice core sandwich panels［J］. Applied Thermal Engineering， 2020， 173： 115205.
[179]	WEI K， CHENG X M， HE R J， et al. Heat transfer mechanism of the C/SiC ceramics pyramidal lattice composites［J］. Composites Part B： Engineering， 2014， 63： 8-14.
[180]	YAN H B， YANG X H， LU T J， et al. Convective heat transfer in a lightweight multifunctional sandwich panel with X-type metallic lattice core［J］. Applied Thermal Engineering， 2017， 127： 1293-1304.
[181]	ZHANG X L， WANG Y Q， WANG Y H， et al. Preliminary study on the thermal insulation of a multilayer passive thermal protection system with carbon-phenolic composites in a combustion chamber［J］. Case Studies in Thermal Engineering， 2022， 35： 102120.
[182]	CUI W， SI T Y， LI X Y， et al. Heat transfer enhancement of phase change materials embedded with metal foam for thermal energy storage： a review［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2022， 169： 112912.
[183]	CAO C Y， WANG R X， XING X D， et al. Performance improvement of integrated thermal protection system using shaped-stabilized composite phase change material［J］. Applied Thermal Engineering， 2020， 164： 114529.
[184]	曹晨宇，王睿星，邢晓冬，等. 含相变材料热防护结构一体化设计与试验［J］. 宇航学报， 2019， 40（3）： 352-361.
	CAO C Y， WANG R X， XING X D， et al. Design and experimental investigation of integrated thermal protection structure containing phase change material layer［J］. Journal of Astronautics， 2019， 40（3）： 352-361 （in Chinese）.
[185]	周涵. 多层热防护结构跨尺度协同优化设计理论与方法研究［D］. 西安：西北工业大学， 2023： 134-136.
	ZHOU H. Research on cross-scale collaborative optimization design method for multi-layer thermal protection structure［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2023： 134-136 （in Chinese）.
[186]	肖雪峰. 发汗冷却传热特性及边界层流动规律研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2019： 57-67.
	XIAO X F. Study on heat transfer and boundary layer flow of transpiration cooling［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2019： 57-67 （in Chinese）.
[187]	陈忠灿，张凯，李枫，等. 发汗冷却技术在飞行器上的应用及展望［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2024， 64（2）： 318-336.
	CHEN Z C， ZHANG K， LI F， et al. Application and research progress of transpiration cooling technology in flight vehicles［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2024 64（2）： 318-336 （in Chinese）.
[188]	XING K Q， TAO Y-X， HAO Y L. Performance evaluation of liquid flow with PCM particles in microchannels［J］. Journal of Heat Transfer， 2005， 127（8）： 931-40.
[189]	FOREEST A V， SIPPEL M， GÜLHAN A， et al. Transpiration cooling using liquid water［J］. Journal of Thermophysics and Heat Transfer， 2007， 23： 693-702.
[190]	REIMER T， KUHN M， GÜLHAN A， et al. Transpiration cooling tests of porous CMC in hypersonic flow［C］∥Proceedings of the 17th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. Reston： AIAA， 2011.
[191]	HUANG G， LIAO Z Y， XU R N， et al. Self-pumping transpiration cooling with a protective porous armor［J］. Applied Thermal Engineering， 2020， 164： 114485.
[192]	WU N， WANG J H， HE F， et al. Optimization transpiration cooling of nose cone with non-uniform permeability［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer， 2018， 127： 882-891.
[193]	伍楠. 发散冷却关键问题的实验和数值研究［D］. 合肥：中国科学技术大学， 2019： 27-35.
	WU N. Experimental and numerical investigations on the key problems of transpiration cooling［D］. Hefei： University of Science and Technology of China， 2019： 27-35 （in Chinese）.
[194]	HUANG G， ZHU Y H， LIAO Z Y， et al. Transpiration cooling with bio-inspired structured surfaces［J］. Bioinspiration & Biomimetics， 2020， 15（3）： 036016.
[195]	甘晓. 打造新一代空天飞行器研发重器［EB/OL］. 中国科学报，（2023-12-25）［2024-12-19］.
	GAN X. Developing key equipment for the next generation of aerospace vehicles［EB/OL］. China Science Daily，（2023-12-25）［2024-12-19］（in Chinese）.

基础气动构型		特征及原理	优势	劣势	研究案例
宽速域乘波体	组合式构型	特征：多个乘波体串/并联或多级乘波面组合原理：折中多个构型段性能，实现综合更优	设计简单，结构紧凑，易于工程化	容积率低，折中方案会牺牲各乘波体的最佳性能	串/并联乘波体^［3-5］，共前缘线多级乘波体设计与气动分析^［6-8］
宽速域乘波体	涡升力乘波体构型	特征：前缘平面及上表面可产生强前缘涡原理：耦合涡升力机制	在不降低设计点工况气动性能的情况下，有效改善亚/跨声速性能	涡波效应理论尚不成熟，对低马赫数超声速飞行性能提升效果有限	双后掠乘波体外形设计方法^［9-12］
高压捕获翼构型		特征：飞行器背风面具有平行于来流方向的曲面翼原理：曲面翼捕获高压来流，产生升力	高容积率，设计简单，有效提高升阻比	增加了气动复杂性，可能加剧局部气动热效应，对结构刚度要求较高	高压捕获翼设计及气动分析^［13-19］
双向飞翼构型		特征：展向与弦向均对称，发动机与机身夹角可变原理：变展弦比	高效低噪，设计简单，大容量	模态转换难，大展弦比状态下稳定性差，飞行器与发动机耦合设计难	双向飞翼飞行器布局设计及气动分析^［20-24］

几何参数	变化趋势	气动性能影响趋势
机翼面积	增大	提高：升力、承载能力
机翼面积	减小	降低：寄生阻力
展弦比	增大	提高：升阻比、续航能力、巡航距离、偏航速率降低：发动机要求
展弦比	减小	提高：最大速度降低：寄生阻力
机翼上反角	增大	提高：偏航性能、侧向稳定性
机翼上反角	减小	提高：最大速度
机翼后掠角	增大	提高：临界马赫数、上翻效应降低：高速阻力
机翼后掠角	减小	提高：最大升力系数
机翼根梢比机翼扭转翼型弯度		影响展向升力系数分布及诱导阻力影响翼尖失速及展向升力分布影响零升迎角、翼型效率、分离特性
翼型相对厚度	增大	改善：低速翼型性能
翼型相对厚度	减小	改善：高速翼型性能
前缘半径	增大	改善：低速翼型性能
前缘半径	减小	改善：高速翼型性能
翼型厚度分布		影响翼型特性、层流向湍流过渡

Advances and challenges in cross-domain vehicle structures and morphing configuration design technologies

RichHTML

PDF (PC)

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 47

References 195

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

[1]	Shu ZHANG, Kuo TIAN, Cong GUO. Complex space reduction and optimization method based on multiple fidelity model [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(S1): 730583-730583.
[2]	Liang MENG, Jinyuan YANG, Zhiwei YANG, Tong GAO, Hongquan LIU, Weihong ZHANG. Buckling⁃resisting optimization design of typical aircraft panel and test validation [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(5): 529679-529679.
[3]	Li CHEN, Xiaoyun ZENG, Wen HUANG, Jianfei ZHANG. Lattice structure optimization design under harmonic base acceleration excitations [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(5): 529704-529704.
[4]	Yuanling CHEN, Jiawen CHEN, Yueyang PAN, Mingyang YAN. Optimization of turbocharging system for aviation piston pump based on entropy production theory [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(4): 429015-429015.
[5]	Xiaoqian CHEN, Yong ZHAO, Senlin HUO, Zeyu ZHANG, Bingxiao DU. A review of topology optimization design methods for multi-scale structures [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(15): 528863-528863.
[6]	BAI Junqiang, LEI Ruiwu, YANG Tihao, WANG Hui, HE Xiaolong, QIU Yasong. Progress of adjoint-based aerodynamic optimization design for large civil aircraft [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2019, 40(1): 522642-522642.
[7]	ZHOU Zhu, HUANG Jiangtao, GAO Zhenghong, HUANG Yong, CHEN Zuobin, YU Jing. Challenges and prospects of numerical optimization design for large civil aircraft aerodynamic shape [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2019, 40(1): 522370-522370.
[8]	ZHANG Lifeng, YAO Weixing, ZOU Jun. Equivalent multi-case optimization architecture for modular aircraft structures [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2015, 36(3): 834-839.
[9]	JU Long, BAI Junqiang, SUN Zhiwei, CHEN Song, LI Quan. Integrated Aero-structure Design of Circulation Distribution for Commercial Aircraft Wing [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2013, 34(12): 2725-2732.
[10]	LUO Yangjun, GAO Zongzhan, YUE Zhufeng, WU Ziyan. Reliability-based Optimization Design for Structures with Stochastic and Bounded Parameter Uncertainties [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(6): 1058-1066.
[11]	WANG Xichun;SU Hua;ZONG Zhaoke. Structural Optimization and Dynamic Simulation of Circumferential Convergent Hydrodynamic Finger Seal [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(2): 360-367.
[12]	FAN Shang chun;LI Ming ming;SONG Zhi sheng . OPTIMIZATION OF THE BOUNDARY STRUCTURAL PARAMETERS OF A SILICON RESONANT BEAM PRESSURE MICROSENSOR [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 1999, 20(4): 75-77.
[13]	Xia Renwei;Chen Shaojun;Huang Hai. QUASI ANALYTIC METHOD FOR STRUCTURAL OPTIMIZATION [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 1997, 18(3): 262-266.
[14]	Chen Shaojun;Xia Renwei. A NEW TWO POINT APPROXIMATION FUNCTION FOR STRUCTURAL OPTIMIZATION [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 1996, 17(6): 102-106.
[15]	Huang Chuanqi . OPTIMUM DESIGN OF COMPOSITE LAMINATES WITH STIFFNESS REQUIREMENTS [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 1996, 17(4): 465-469.