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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 随控布局飞机
发信站: 紫 丁 香 (Wed Nov  3 19:31:14 1999), 转信


随控布局飞机是60年代末，70年代初发展起来的一种具有革新意义
的飞机。人们预计这项以机载计算机为核心，以电传操纵系统为基础的新
技术的出现。将会对飞机性能的改善和空战战术的变革带来巨大影响。
人们对战斗机性能的认识经历了一
个由片面到全面，由低级到高级的发展
过程。这个认识过程大致可分为三个阶
段：
第一阶段，在70年代以前，人们
主要是用飞机的状态参数，即飞机的最
大速度和升限等参数来衡量战斗机性能
的优劣。
第二阶段。在70年代和80年代，
人们又强调战斗机机动性的重要。衡量
飞机的机动性主要有以下两方面：1.
常规机动性。主要是飞机在轴向加速
度、曲线角速度、滚转角速度和高度方
面的改变能力。2.能量机动性，从飞
机能量变化的角度来分析飞机的机动能
力。它包括动能和位能。
第三阶段，80年代以后，人们又
强调了战斗机的敏捷性。所谓敏捷性，
简单讲就是机动性和可操纵性的结合。
它包括了加减速度变化率、角速度变化
率、滚转角加速度等。如何使飞机达到
高敏捷性，必须从飞机设计上想办法，
如果仍然按照常规的飞机来设计，很难
使飞机具有高敏捷性，而采用随控布局
技术就不同了。
随控布局技术是指随着控制系统来
进行飞机总体布局。具有这种技术的飞
机装有各种飞行状态传感器，计算
机、自动控制系统。在飞行过程中。
机载计算机可根据飞行员的意图、飞
机的姿态、周围的气流条件，及时发
出指令信号，主动控制各种操纵面，
使操纵面上的气动力按需要变化，以
提高飞机的机动性。
随控布局飞机（Control Configured
Vehicle即CCV）简单的讲就是将主
动控制技术应用到飞机上，通过电传
操纵，提高飞行品质的飞机。概括他
讲，随控布局飞机应用了两大技术，
即主动控制技术和基本（常规）设计
技术。主动控制技术（ACT）．就
是在飞机总体设计阶段主动地将自动
控制系统与气动布局。结构、动力装
置等结合在一起进行综合的设计，从
而全面地提高飞机的飞行性能并改善
飞行品质。
从设计角度讲，设什初始阶段就
考虑了飞行控制系统对总体设计的影
响，可充分发挥飞行控制系统的潜
力。从控制角度讲，在各种飞行状态
下，通过传感器的指令，披预定程序
操纵，可使气动力按需要变化，从而
使飞机性能达到最佳。
主动控制设什技术与基本设计技
术的区别是，基本设计技术是根
据任务的要求，以气动力。结构和
动力装置三大基本因素来确定飞机
布局的，如飞机不能完全满足设计
要求，这时才采用自动
控制系统加以改善，也就是说。主动控
制系统是后来加到飞机上的，对飞机的
结构没有直接影响。而主动控制设计技
术，则把主动控制系统提到和上述三个
因素（气动力、结构和动力装置）并驾
齐驱的地位，也就是在飞机布局设计之
初就把控制技术与基本的三大技术同时
考虑，因而使设计者可以利用飞行控制
技术明显地提高飞行器的性能。
随控布局飞机也存在一定缺点，就
是对自动控制系统的可靠性要求很高，
一旦电子设备出了故障，飞机就很容易
出事故。
随拄布局飞机的控制内容主要包括
放宽静稳定性、直接力控制、机动载荷
控制、阵风缓和控制、颤振抑制控制、
乘坐品质控制等项。从目前的随控布局
飞机来看，有的应用了其中的一项，也
有的采用了其中多项。
1．放宽稳定性
为保证飞机飞行中有足够的稳定
性，在常规飞机的设什中，必须使飞机
的焦点位于飞机重心后面一定距离，这
样，当飞机受到扰动时，飞机本身就会
产生恢复力矩（稳定力矩），使飞机趋
于恢复原来的姿态，而不需飞行员去操
纵。不过，对稳定性的追求往往要牺牲
飞机的操纵性。若纵向自定性大大则操
纵费力，飞机不灵敏，机动性也差；若
稳定性大小，飞机又过于灵敏，不容易
控制杆位移量。如果在设计飞机时，使
飞机在亚音速飞行中稳定裕量适中的
话，那么飞机在超音速飞行中的稳定裕
量就会显得过大（因为飞机从亚音速增
速到超音速的过程中，飞机的焦点会急
剧后移，如图1所示），以致影响飞机
的机动性。而且，由于飞机焦点后移量
大，其升力形成的下俯力矩就大，为了
达到平衡，在平尾上就需要产生一个较
大的向下的配平升力，由于平尾偏转角
度有限，只有增加平尾的面积才行，这
又会导致飞机重量和配平阻力的增加。
如果放宽了飞机的静稳定性，就不
会出现这样的问题。因为这种飞机在亚
音速飞行中。飞机的焦点位于飞机重心
之前，从而加大了飞机的不稳定性，在
近音速飞行中，飞机的焦点与飞机重心
相距很近，处于接近稳定状态，即中立
稳定状态；而在超音速飞行中，飞机焦
点虽然移至飞机重心后面，但两者距离
不会太大，即可将稳定裕量大大降低，
从而显著改善飞机的机动性能。那么，
又如何保证飞机的稳定性呢？这就要求
飞机装有优良而可靠的自动控制系统。
由它来保证飞机的稳定性。这就是放宽
静稳定性（Relcxed static stability，即
Rss〕的概念。
采用纵向稳定性放宽技术后，不论
飞机纵向是稳定的，是中立稳定的、还
是不稳定的，飞行员可统统按纵向稳定
的情况进行操纵，因为升降舵（或平
尾）是由计算机和电传操纵机构根据传
感器所感受到的飞行状态参数，按预定
程序，自动进行控制的。所以飞机的操
纵性和机动性可得到明显改善。
由于采用放宽静稳定性技术的飞
机，焦点在重心之前，其升力产生的是
上仰力矩，因此，在平尾上必须产生
个向上的配平升力来实现力矩平衡，如
图2所示）。这就意味着，在其它条件
不变的情况下，飞机可获得较大的升
力。当飞机处于超音速飞行时，尽管飞
机的焦点后移到重心之后，但由于离重
心的距离小，因此，升力产生的下俯力
矩并不大，在平尾上只须产生不大的向
下配平升力就可实现力矩平鼠这样平
尾面积就可大大减小。
F一4ECCV验证机，把纵向静稳
定性放宽了4％后。起飞重量可减轻20%。
2.直接力控制
对于常规飞机来说，操纵面（升降
舵、方向舵和副翼〕偏转的直接效果主
要是产生操纵力矩（俯仰，方向和滚转
力矩）来改变飞机的姿态，从而产生迎
角，侧滑角和滚转角的变化，以产生足
够的气动力的变化，来改变飞机的飞行
轨迹。所以飞行员在操纵以后，飞机航
迹不会马上改变，有明显的滞后作用。
而采用直接力控制，可在不改变飞机姿
态的条件下，直接通过控制面造成升力
或侧力来操纵飞机机动，从而达到精确
控制飞行轨迹和增强机动能力的目的。
直接力控制包括直接升力和直接侧力两
种控制。
采用直接力控制，可以大大改善飞
机的操纵性，为实现飞机的精确操纵开
辟了新途径，为创造新的空战战术提供
了条件。
3.机动载荷控制
常规飞机的机动飞行能力受失速迎
角的限制。有的机型在大迎角下，还可
能产生翼尖失速，甚至会危及飞行安
全。装有机动载荷控制系统的飞机，根
据飞机过载的大小或根据过载指令的大
小，控制系统会自动地们转机翼上的气
动力操纵面，调整沿机翼展向或弦向的
气动载荷分布，从而达到改善机翼承载
状况和增强飞机机动性的目的。例如。
采用机动载荷控制技术的F一4飞机与
常规F一4飞机相比，当转弯30秒钟。
前者已转过180度，而后者只转过135度。
对于轰炸机和运输机来说，主要是
进行长时间的巡航飞行，机翼承载能力
可披巡航飞行状态的要求进行设计。在
机动飞行屯通过飞行控制计算机自动
偏转襟翼（包括前、后缘襟翼），可以
使机翼压力中心向机翼内侧移动，喊小
升力对翼根所形成的弯曲力矩，从而减
轻机翼的结构重量，提高飞机的航程和
运载能力。例如．采用了机动载荷控制
技术的B一52飞机比常规的B一52飞
机，在过载等于1的机动动作下，翼根
弯矩减少40％，在随控布局的C一5A
军用运输机上，翼根弯矩减少30%-40%。
4.阵风缓和控制
飞机在较强的阵风下飞行，迎角、
侧滑角，相对气流速度以及相应的气动
力和力矩，往往会发生明显的变化，从
而引起飞机颠簸、摇晃、乘坐不舒适，
也增加了飞行员操纵飞机的困难，甚至
还会因出现载荷过大，使飞机结构损
坏。对于在低空执行任务的轰炸机来
说，还可能严重地影响武器投放和飞行
安全。
装有阵风缓和控制系统的飞机，在
飞行中遇有阵风时，安装在机身适当部
位的加速计（敏感元件），将感受到阵
风的加速度，并将信号输入机载计算有
进行处理，然后由计算机控制航面偏
转，使飞机的空气动力基本保持不变。
这样，就可以大大缓和飞机对阵风的运
应，例如，F一8CCV，衰减阵风过载
可达30%一41%，F一16CCV的衰减
阵风过载可达50%左右，效果都比较好。
阵风缓和控制系统主要是减弱阵风
对飞机纵向运动的影响．如图3所示。
实验表明，采用阵风缓和控制技术后。
在低空高速突防状态中，飞机结构在达
到疲劳损坏之前的飞行时间可增加1
倍之多。
5.颤振抑制控制
过去防止飞机颤振的办法是加强部
件的刚度或增加配重，以提高抗颤振的
能力，结果使机体重量增加。随控布局
飞机采用颤振抑制系统，可在不增加飞
机重量的条件下解决抑制颤振的问题。
该系统采用了加速度计传感器，分别置
于机翼或其它气动力舵面的相应部位
上，来敏感颤振信息。所测到的信号输
给计算机处理后，会给出指令驱动舵捌
使气动力操纵面偏转，自动增大颤振阴
尼，从而抑制颤振的发生。这种控制系
统的采用，可以减轻飞机重量。扩展飞
机颤振的临界飞行速度，从而提高机动
性，研究结果表明，采用该系统后，歼
击机的颤振临界速度可提高30%左右。
6.乘坐品质控制
乘坐品质控制又称乘感控制。按常
规设计的高速飞机，飞行中若遇到周期
性阵风时，机身会发生弹性振动，乘员
会感到不舒服，从而影响飞行员的操
纵，这就是所谓乘坐品质问题。所以对
飞机乘感控制的首要任务是抑制弹性振
动。
抑制弹性振动的常规办法是增加机
体的结构刚度，这样就会带来机体结构
重量的增加。乘坐品质控制的控制原理
是，把测量机身弹性振动加速度的加速
度计所感受到的信号输入机载计算机。
经过解后，再控制舵机，协调偏转抑
振力操纵面，以达到抑制机身弹性振动
的目的。从而可改善空勤人员或旅客的
乘坐舒适度，在轰炸机和战斗机乘员坐
位处，要求改善空勤人员乘坐的舒适
度，而旅客机则要求改善沿整个机身的
舒适性，这种控制，对军用飞机而言，
因减轻了空勤人员长时间飞行的疲劳，
从而可改善执行任务的效果。例如，美
国在B一1战略轰炸饥上采用了这种系
统，就大大改善了长时间执行低空任务
飞行员的乘坐舒适性。
98.9月份航空知识上的这篇文章本人拜读过，作者罗嗦了半天，把一个
极易说明白（做起来可就不容易了）的问题，说的不怎么明白了。
随控布局简而言之，包含两点：
1·传统的设计重点在三大系统，随控布局将控制系统和传统的三大
系统一样作为重点设计，从而极大的提高了整机各系统的可控性；
2·在飞机上多加一些传感器，在各个控制子系统上引入前馈信号，
当扰动（比如：风向，气流等〕出现时，飞机还未动作，或者刚有
动作的趋势，控制系统在前馈信号的作用下提前（和未加传感器时相比）
调节，从而较早和较大地消除飞机的偏差。
随控布局－－－仅此而已
飞行员通过带有各种传感器的计算机实现“傻瓜飞行”（取义于“傻瓜相机”）
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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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