现代战机的非常规机动--过失速机动技术分析

随着对新型战机机动性要求的提高及飞机在大迎角下过失速状态的深入研究,提出了新型战机的过失速机动技术.首先对过失速机动的技术内涵、判断准则作简要介绍,然后对现代近距空战中,采用过失速机动技术,战机可能取得的战术优势及存在的一些问题进行了分析.     

超机动性的原理及实战价值

<正>迈入20世纪90年代后先进战机总会在研制需求或宣传上强调"超机动性"。顾名思义,"超机动性"就是指超越平凡的"机动性",这又特别指"灵巧性",也就是能够快速改变姿态的特性。在这里我们以这种含糊的"顾名思义"作开头,是因为对超机动性而言,这个含糊的定义刚好也是最方便的定义。原因在于,不同国家、不同时期对超机动性的定义都不尽相同,唯一相同的正是这个含糊笼统的"灵巧"性质。例如在苏-27研发初期,设计师希望     

过失速机动性的气动问题初探

近年来随着战术和技术的发展,提出了“超机动性”和“过失速机动性”的新概念。 所谓“超机动性”是指战斗机在迎角超过最大升力迎角以后控制侧滑执行战斗机动的能力。 “过失速机动性”是指在“失速后”仍能充分控制飞机机动作战的能力。它涉及迎角大于最大升力迎角后的大迎角机动。 要实现超机动性或过失速机动性需要汇集多方面的技术发展成就,使能得到一个完整的先进的战斗机武器系统,取得空中优势。     

飞机的超机动性

论述了飞机的超机动性在空战中的重要性，分析介绍了苏式系列飞机实现超机动性方面的一些方法。     

现代空权与第四代战机

<正>有别于20世纪末空中武力与防空武力彼此互相制衡而达到平衡,新世纪的新一代战机与防空武器将对上世纪末的系统构成强大冲击。这些构成冲击的技术包括隐身战机、超远程防空系统、300千米级攻击武器等。隐身战机能针对最有效的探测与火控波段(X波段)隐身,大幅缩短各式雷达、战机,防空导弹对其的作用距离。俄制S-400与美制"爱国者"PAC-3等新一代防空系统的射程达     

战斗机的机敏性与超机动性（一）

本文介绍国外机敏性研究的情况,分析了机敏性问题提出的背景,机敏性的概念和含义。介绍美国与德国合作的增强战斗机机动性(BFM)计划,两国共同研制的X-31A验证机,苏-27飞机的超机动性动作——“普加乔夫眼镜蛇”.讨论了满足机敏性要求的关键技术——超机动性。最后介绍国外有关机敏性尺度的研究情况和相应的绪论。     

未来战斗机新技术研究的轻重缓急

在冷战年代,为应付可能在中欧爆发的东西方大规模战争,西方军事大国开展了几项重要的战斗机新技术研究.这些技术包括:超机动性技术(敏捷性)、垂直/短距起落技术,以及隐身技术.随着冷战的结束,全球战略格局发生了巨变.在这些新技术当中,哪些至今依然具有强大的生命力呢?这是军事航空领域值得探讨的问题之一.国际局势的变化决定技术发展的取向自第二次世界大战结束以来,一些新航空武器系统的发展周期越     

机载比幅式测向系统测试平台设计

通过对机载测向技术应用和比幅测向理论的阐述,分析主战机机载测向技术应用的测试需求,详细论述了主战机机载电子对抗中比幅测向系统的测试平台设计过程,为今后的工程实现提供详实依据。     

连载:兰利研究中心的创新历程(之九)创新控制技术

为了满足军用飞机高机动性的要求,兰利研究中心曾经开发了多种非常规的控制手段。近年来,随着新型智能材料和结构的进展,兰利研究中心又进行了可以使飞机的外形适应各种飞行条件的智能结构操纵技术,使"变形"布局成为一种新型的控制手段。     

新一代歼击机的设计特点及其飞行试验

本文从飞机飞行品质和飞行控制的角度出发，简要地综述新一代歼击机的气动力布局特点，主动控制技术的功能，超机动性和机敏性，以及高机动性飞行试验特点。     

超机动飞机飞行控制及大迎角飞行品质研究

超机动飞机飞行控制和大迎角飞行品质研究,对于强调超机动能力的第四代战斗机的飞行控制律设计、验证和试飞评定有着重要意义。以鸭式布局飞机为研究对象,应用推力矢量技术,结合奇异摄动原理和逆系统理论,设计了基于非线性动态逆理论的超机动飞行控制律。从过失速状态飞机空气动力的非线性和非定常迟滞效应、大气紊流等方面初步验证了控制律的...     

新一代战斗机非定常流动数值研究综述

新一代战斗机强调超机动能力和强隐身性，其中大攻角下的静态失速、动态失速及内埋弹仓绕流是与高机动和强隐身密切相关的、极具挑战的几类典型的非定常流动，它们对数值方法提出了极高的要求。为了高精度地仿真流场、清楚地揭示流动机理，有效地控制非定常流动，非常有必要发展高精度且高效率的RANS-LES混合方法体系，包含RANS-LES混合方法本身、与RANS-LES混合方法匹配的高精度自适应耗散格式、基准湍流模式、高质量计算网格、高精度时间推进方法、非定常量的统计方法等，具有极强的紧迫性。提出、发展、验证并应用该类方法数值仿真新一代战斗机（包括单独部件、组合体、甚至全机）的非定常流动，数值预测结果与风洞实验数据吻合良好；此类方法可为新型战斗机设计提供理论依据和分析手段。     

高超声速飞行器表面温度分布与气动热耦合数值研究

针对高超声速飞行器热防护设计中的高温气体非平衡效应问题和气动热环境精确预测问题,基于流场的非平衡Navier-Stokes方程、表面的能量守恒方程和内部的热传导方程,考虑流场的非平衡效应、表面的热辐射效应、催化效应和烧蚀效应以及热防护层内部的热传导效应,建立了初步的表面温度分布与气动热的耦合计算方法,完善了高超声速飞行器气动物理流场计算软件(AEROPH_Flow)。在表面材料为碳-碳(C-C)条件下,对飞行高度为65km和飞行速度为8,10km/s的半球以及飞行高度为50km和飞行速度为8km/s的球锥模型,开展了表面温度分布与气动热的耦合计算,验证了计算方法和计算软件,分析了表面温度分布对气动热环境的影响。研究结果表明:表面温度分布对气动热的计算结果有较大影响,在气动热环境的预测中,不仅要考虑热化学非平衡效应和表面催化效应的影响,还要考虑表面温度分布的影响,最好是采用表面温度分布与气动热耦合计算的方法,以减小表面温度分布对气动热计算结果的影响。为此,需要发展完善非平衡流场/表面催化和烧蚀/热传导温度场(气/表/固)的计算模型、耦合求解技术和计算软件,实现对高超声速飞行器的真实飞行条件下高温气体非平衡效应和气动热环境的精确模拟。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

三角波信号波形参数的测量不确定度

通过使用波形测量手段和最小二乘直线拟合方法，对三角波信号的波峰、波谷、中值、幅度、频率、沿斜率、沿线性度、对称性等指标进行了精确评价，详细讨论了方法的实现过程以及有关技术问题，并对各项参数指标进行了不确定度分析。实验验证结果表明了该方法的有效性和实用性，该方法可应用到三角波信号源的性能指标评价中。     

圆弧端齿对涡轮螺栓连接影响的数值研究

为验证某型民用航空发动机涡轮总体设计方案的可行性和安全性,以该型航空发动机涡轮的圆弧端齿连接结构为研究对象,利用有限元数值模拟方法研究了涡轮第1级盘与前轴之间采用圆弧端齿连接的设计对结构强度和疲劳失效的影响,分析了在高温及不同预紧力载荷工况下对圆弧端齿连接强度、疲劳等性能的影响规律.研究表明:该设计存在涡轮第1级盘与高压涡轮轴连接的外端齿分离而导致振动的风险,而增大预紧力可以提高螺栓连接传递荷载的能力,但螺栓孔边存在局部高应力问题.研究结果为圆弧端齿的设计方案提供了有效理论支撑和参考.     

Thermal Stresses and Cracks During the Growth of Large-sized Sapphire with SAPMAC Method

本文利用有限元法对冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)生长大尺寸蓝宝石单晶过程中的热应力进行了模拟计算,应用临界缺陷理论解释了裂纹的萌生与扩展机理。研究表明,晶体内的热应力主要与晶体生长速率,环境温度和结晶取向有关;较大热应力多出现在结晶界面,放肩、收尾以及直径急剧变化等位置;最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面附近。裂纹将在临界缺陷位置产生,并在应力作用下沿a或m面扩展。计算结果与实验结果基本吻合,通过晶体生长系统和生长工艺的改进,对晶体的开裂问题得到了有效的抑制。     

一种无人直升机自动起降控制策略

无人直升机起降的关键是纵横向姿态保持和滑移控制,以及垂向升降速度的平稳性控制,避免纵横向滑移时受地面约束而引起倾翻和垂向近地颠簸。提出一种无人直升机自动起降控制策略,纵横向利用地面支撑力、姿态和滑移构成反馈控制,垂向利用地面支撑力判断离地和着陆,并通过高度指令牵引控制升降速度。引入地面支撑力反馈控制确保离地瞬时纵横向力和力矩平衡,使无人直升机离地时失去地面约束后能够垂直起飞,引入姿态和滑移反馈抑制无人直升机起降过程中姿态变化和滑移,两者本质上构成并联控制。该策略在某无人直升机试飞试验中获得了成功应用,为无人直升机自动起降技术发展提供有益的借鉴经验。     

吸气式高超声速飞行器多学科动力学建模

高超声速飞行器一体化设计中存在气动/热/推进/结构弹性相互耦合的问题,首先根据飞行器的机体/发动机一体化设计思想构造了二维高超声速飞行器模型,并基于激波/膨胀波原理和动量定理建立了气动力模型,采用Chavez和Schmidt建立的超燃冲压发动机推进系统模型;在飞行器结构方面,引入变截面和变质量分布的自由梁结构模型,并采用Eckert参考焓方法分析的气动加热过程中承力梁不同轴向位置温度随时间变化特征,在此基础上运用模态法计算了燃料消耗和气动加热条件下结构的固有频率和振型特征,获得结构弹性变形的模型;最后建立了考虑热气动弹性和推进系统作用的飞行动力学方程。研究结果表明:质量变化对结构弹性特性影响比较显著,而气动加热的影响主要表现在振动频率方面,且会随着加热过程的持续而逐渐增强;结构变形会改变飞行器静配平状态,特别是在机体质量较大的最初飞行阶段,气动加热会强化结构变形对配平特征的影响;线性化系统的动力学特征分析表明,质量减小和结构变形均会增加短周期模态和振荡模态的不稳定特性,而对高度特性的影响不大,气动加热效应会进一步增加飞行力学和气动弹性的耦合特征,并导致弹性模态的稳定性降低。     

一种适用于飞机装配的新型随动定位器

在飞机机身等大部件位姿调整、对接及精加工等装配过程中,如何保持调整后的飞机部件位姿不变并对其进行可靠固持一直是个技术难题。为此,提出一种基于气浮和万向球座的机身部件随动固持方法。采用该方法进行随动固持的具体步骤：首先将与机身部件刚性连接的芯轴插入处于浮动状态的万向球座中,芯轴在进入浮动球体的过程中,球体可在上、下半球座之间进行任意转动;然后根据受力状态使球体和上、下半球座一起平动;芯轴完全进入浮动跟随装置之后,液压锁紧上、下半球座和球体,同时锁紧芯轴,在保证不改变飞机大部件位姿前提下实现对其可靠固持;将油压卸载就可以释放与机身部件连接的芯轴,使机身部件恢复到自由调姿状态。试验和应用分析表明,这种新的随动固持方法可以满足机身对接装配、精加工要求。