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現(xiàn)代軍用飛機(jī)的主動(dòng)控制技術(shù)和變后掠翼技術(shù)解析

主動(dòng)控制技術(shù)

主動(dòng)控制技術(shù)是由美國(guó)率先提出的一種飛機(jī)設(shè)計(jì)和控制技術(shù)。從飛機(jī)設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō),主動(dòng)控制技術(shù)就是在飛機(jī)設(shè)計(jì)的初始階段就考慮電傳飛行控制系統(tǒng)對(duì)總體設(shè)計(jì)的影響,充分發(fā)揮飛行控制系統(tǒng)潛力的一種飛行控制技術(shù)。

F-16是世界上第一種采用主動(dòng)控制技術(shù)思想設(shè)計(jì)的飛機(jī)

由于采用主動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)方法在選型和布局的過(guò)程中,都將控制系統(tǒng)作為一個(gè)主要因素來(lái)考慮,所以這種技術(shù)又被稱作隨控布局技術(shù)。

國(guó)外的第三代戰(zhàn)斗機(jī)都廣泛采用了主動(dòng)控制技術(shù),如F-16、F/A-18、蘇-27、米格-29等。民航機(jī)也有采用主動(dòng)控制技術(shù)的,如波音777客機(jī)、空殼A320客機(jī)等。

米格-29戰(zhàn)斗機(jī)

采用主動(dòng)控制技術(shù)的飛機(jī)可以具有以下一些功能:

1、放寬靜穩(wěn)定態(tài);

2、實(shí)現(xiàn)直接力控制;

3、控制激動(dòng)荷載;

4、控制突風(fēng)荷載;

5、控制機(jī)體顫振;

6、采用綜合火控制/飛行/推力控制系統(tǒng)。

主動(dòng)控制技術(shù)的采用能讓飛機(jī)的性能得到很大提高,主要表現(xiàn)在:

1、減小飛機(jī)尺寸,減輕結(jié)構(gòu)重量,降低巡航阻力,增大航程;

2、提高戰(zhàn)斗力的機(jī)動(dòng)型和完成作戰(zhàn)任務(wù)的效率;

3、減少結(jié)構(gòu)疲勞損壞,延長(zhǎng)使用壽命,改善乘坐品質(zhì)和著陸性能,減輕駕駛員工作負(fù)擔(dān);

4、降低制造成本和維護(hù)費(fèi)用。

變后掠翼技術(shù)

機(jī)翼的主要參數(shù)有翼展、翼弦、前緣后掠角、展弦比等。翼展是指機(jī)翼左右翼尖之間的長(zhǎng)度;翼弦是指機(jī)翼沿機(jī)身方向的弦長(zhǎng),除了矩形機(jī)翼外,機(jī)翼不同地方的翼弦是不一樣的;垂線之間的夾角;展弦比是翼展和平均翼弦的比值。

蘇-22變后掠翼

以上參數(shù)對(duì)于飛機(jī)的飛行速度和飛行高度等性能都起著非常重要的作用。人們很早就認(rèn)識(shí)到,升力的主要決定因素是機(jī)翼的面積,但早期機(jī)翼的材料強(qiáng)度不夠,因此只能給飛機(jī)裝上兩層乃至三層機(jī)翼,這樣的機(jī)翼阻力太大,飛行速度自然得不到提高。

在提高飛行高度后,人們意識(shí)到要想獲得高飛行速度,除了飛機(jī)外形必須盡可能設(shè)計(jì)成流線型,以減小飛行時(shí)的阻力。因此,作為飛機(jī)外形的主要組成部分的機(jī)翼,就必須設(shè)計(jì)成既能產(chǎn)生大升力又具有小阻力的形狀。

根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的理論和實(shí)踐,低速情況下比較適合采用大展弦比的平直機(jī)翼;高亞音速時(shí)則應(yīng)采用后掠翼;超音速飛行時(shí)就必須采用小展弦比的機(jī)翼以便減小由于超音速而急劇增加的阻力。

然而,即使是超音速飛機(jī)也只有在戰(zhàn)斗中才以最大速度飛行,其余大部分時(shí)間還是以較低速度飛行,為解決這一速度變化的問(wèn)題,變后掠翼技術(shù)就誕生了。變后掠翼技術(shù)可以使飛機(jī)在飛行過(guò)程中按照飛行速度的大小自動(dòng)改變機(jī)翼的后掠角,這樣既可以滿足高速飛行的需要,也可以使飛機(jī)有良好的低速性能和起飛滑跑能力。

變后掠翼由固定的內(nèi)翼和可動(dòng)的外翼組成,兩者用轉(zhuǎn)動(dòng)樞紐鏈接。此外,機(jī)翼前面還增設(shè)了可伸縮的小翼,用來(lái)改善變后掠翼的操縱性。在飛行中,機(jī)翼前緣后掠角可以做較大的改變;而艦載機(jī)在艦上停放是,后掠角還可以進(jìn)一步增大,比如F-14熊貓,可以減少在航母上所占面積。

F-14熊貓超音速艦載戰(zhàn)斗機(jī)

變后掠翼的優(yōu)點(diǎn)十分顯著,但其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜,使機(jī)翼的重量增大,同時(shí)可靠性也有所降低。

變后掠翼技術(shù)常常用于多用途戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī),如前蘇聯(lián)的米格-23、米格-27、蘇-24、圖-160,美國(guó)的F-111、F-14A、B-1以及英國(guó)、德國(guó)、意大利三國(guó)聯(lián)合研制的“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)等。

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