飛翼布局阻力類偏航操縱裝置操縱特性分析

李忠劍 馬東立

(北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)

飛翼布局機(jī)身與機(jī)翼融為一體，整個(gè)外形都是升力面，構(gòu)型簡(jiǎn)潔流暢，氣動(dòng)效率高，隱身特性好，常作為遠(yuǎn)程長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)、轟炸機(jī)、無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)等的理想布局型式，美國(guó)的B-2隱形轟炸機(jī)、X-47B無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)、RQ-170等都采用了這種布局.但是飛翼布局取消了常規(guī)的平尾和垂尾，相比于正常式布局，穩(wěn)定特性較差，操縱舵面配置困難，在飛行過(guò)程中氣動(dòng)力和力矩耦合嚴(yán)重，無(wú)法像常規(guī)布局飛機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)縱向和橫航向操縱的解耦.因此飛翼布局設(shè)計(jì)的一個(gè)較大的挑戰(zhàn)是尋找合適的新型操縱機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)先進(jìn)的控制系統(tǒng)，以保證良好的操縱性和飛行品質(zhì)[1].

早在20世紀(jì)90年代，美國(guó)針對(duì)無(wú)尾飛翼作戰(zhàn)飛機(jī)開(kāi)展了創(chuàng)新操縱機(jī)構(gòu)(ICE，Innovative Control Effector)計(jì)劃.該計(jì)劃第1階段提出了多種操縱機(jī)構(gòu)，其中常規(guī)操縱面包括俯仰襟翼、升降副翼、前緣襟翼等，創(chuàng)新型操縱面包括全動(dòng)翼尖、嵌入面、開(kāi)裂式方向舵等阻力類偏航操縱裝置.該計(jì)劃第2階段主要針對(duì)創(chuàng)新型操縱面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和計(jì)算分析，并指出阻力類偏航操縱裝置具有比較滿意的操縱性能[1－3].美國(guó) NASA 蘭利研究中心也曾開(kāi)展針對(duì)飛翼構(gòu)型的低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，得到一些操穩(wěn)特性方面的結(jié)論.英國(guó)針對(duì)飛翼式無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)構(gòu)型進(jìn)行的一些風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)關(guān)注飛翼構(gòu)型的縱向力和力矩特性.國(guó)內(nèi)針對(duì)飛翼布局操縱舵面的研究起步較晚，但近些年來(lái)，隨著……