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具有矢量推力的无尾鸭式布局飞机验证机张燕琴①①北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院391711班,北京100191;*E-mail:收稿日期:;接受日期:摘要本文对具有矢量推力的无尾鸭式布局的发明背景和应用方向进行了详细的介绍,结合验证机实际试飞数据具有矢量推力的无尾鸭式布局飞机控制规律进行了比较全面而系统的研究,并对其发展前景进行了理论分析。试图通过对具有矢量推力的无尾鸭式布局飞机验证机的研究,开发出高效的控制系统以解决无尾鸭式布局类飞机操纵性和机动性的问题。关键词鸭式布局矢量喷管控制规律验证飞行1 引言在现代战争中,飞机正在发挥越来越重要的作用。从作战要求出发,未来战斗机应具备全隐身,现代战争中,战斗机的隐身特性正在发挥着越来越重要的作用。先敌发现,先敌开火的战斗理念将大大提高战斗机的生存性并大大增加击落敌机的可能性。而垂尾,作为飞机上一个主要的强反射源,将必然性地对飞机的隐身能力造成一定的影响。减去垂尾,降低战斗机的RCS数值一直都是飞机设计师的一个工作方向,但这也将对飞机的航向操纵性和稳定性造成较为不利的影响,而这也一直是飞机设计的一个难题之一。至于近代,矢量推力技术和柔性机翼理论得到快速发展,各国都开始投入到这些先进技术的研究之中。基于这一背景,我们提出了这套基于矢量推进技术的无尾鸭式先进战斗验证机。该项目创造性地将矢量推力技术和柔性机翼理论结合,分别尝试解决无垂尾飞机的操纵性和稳定性难题,并大胆地在鸭式战斗机上进行试飞验证。验证机将采用双涵道发动机,并加以矢量推力控制,从而实现俯仰和航向的有效控制。同时,采用可变机翼,在需要增强飞机的稳定性时改变机翼外形,从而提高飞机的航向稳定性。我们希望通过这一验证机的试飞,探索这些先进技术在鸭式战斗机上的综合使用效果,从而得到一些有价值的结论。由于取消了尾部,采用一体化设计的结果,机身机翼相互融合,机体内部空间得到了最大限度的利用,有利于各种机载设备均埋装于机体内,有利于减小雷达反射截面,提高飞机的隐身性能,同时有利于结构强度的增加和结构重量的充分利用,而且有益于承受高机动产生的过载力。总而言之,具有矢量推力的无尾鸭式布局飞机可大大增升减阻,减少重量或翼载,对提高续航时间和机动性等飞行性能极为有效,同时可以大幅度减小雷达反射面积。现代化的无尾飞机采用一套新式的副翼系统来进行方向的操纵。这种副翼由上下两片组成,两片副翼可以分别向上或向下偏转,也可以两片合起来同时向下或向上偏转。当飞机需要转向时,一侧的副翼就张开,增加这一侧机翼的助力,飞机就得到了偏航力矩;如果飞机两侧副翼张开相等的角度,机翼两侧都增加助力,就起到减速板的作用;如果副翼面上下两面合起来一齐偏转,机翼两侧副翼差动,就起到副翼的作用;两侧副翼同时上下偏转,就起到升降舵的作用。这种称作开裂式副翼的设计主要用于解决飞翼飞机操纵的问题,也被称作“阻力方向舵”。但是这种操纵面并没有从根本上解决飞翼飞机的操纵问题,B—2这样的设计虽然空气动力效率高,升阻比大,隐身性能好,但机动性能差。从操纵性的观点看无尾布局有明显的缺点,因为它只能利用机翼的后缘做俯仰和横向操纵,不但面积受到限制,而且还存在力臂小,大迎角气流分离和机翼气动弹性对操纵面的效率有很大影响等问题。由此我们提出一种能够产生全方位操纵力矩的新型无尾飞机布局,即具有矢量推力的无尾鸭式飞机布局以解