战斗机敏捷性评估方案及其对未来敏捷性战斗机设计的影响

本文的目的是介绍新型战斗机敏捷性评估方案并讨论评估方案对战斗机设计产生的影响,未来空战中要获胜就要求将飞机的机头,武器首先指出敌机,首先指向敌机就意味着具备了先敌发射的机会,全向攻击导弹（如AIM－9L）出现后,就对战斗机提出了指向－发射能力要求,指向敌机后全向攻击导弹可以从任意方向发射,其中包括飞机迎面遭遇情况,飞机速度较低时,未来战斗机可以利用它在较大过失速迎角（可达90°）下飞行的能力来提高其机头指向能力,未来过失速技术（PST）战斗机的操纵需要推力矢量动力装置和相应的操纵技术,它们使飞机具有了过失速机动能力,文章分析了战斗机的敏感性,并在大于和小于失速迎角这两个范围内评估了它对设计的影响,介绍了一些战斗机敏感性评估方案,在小于失速迎角范围内,用于表征俯仰敏捷性的参数有指向裕度（PM）,相对能态（V／Vc)和作战循环时间（CCT）,用于表征滚转敏捷性的参数有后向间隔距离（RSD）,在大于失速迎角范围内,确定出的关键性能参数为迎角变化率能力,以较大的迎角变化率进入的过失速机动在发射位置具有更长的时间－这是一个性能优势,形成俯仰和偏航矢量控制功率需求设计曲线的假设前提是仅使用推力矢量就有可能实现过失速迎角下飞机的操纵,讨论了应用敏捷性（一般情况下和过失速情况下）方案对未来战斗机设计的影响。     

下一代战斗机设计中的几个飞行力学问题

综述了下一代机设计中的超音速巡航和隐形，敏捷性与过失速机动和空战模拟等几个飞行力学问题，讨论了这些问题提出了背景，每个问题中涉及的飞行力学内容，介绍了国内外在这些方面的进展，着重讨论其中的过失速机动的机理，典型飞机的非线性控制律设计以及建立作为战斗机作战效能评估所用的空战模拟软件，并在其设计中应当考虑的几个主要问题，而由此得以相应的结论。     

功能敏捷性评估与影响因素研究

建立了现代高机动性能战斗机功能敏捷性仿真计算数学模型，并以Ｆ－１６战斗机为例，对其功能敏捷性尺度－－空战周期时间和相对能量状态进行了数字仿真研究。结果表明，不同初始飞行状态对飞机功能敏捷性有显著影响，改善和提高发动机性能，合理设计和选取飞机的控制系统和机动飞行中的操纵动作，将有利于发挥飞机敏捷性功能。     

先进战斗机过失速机动模型飞行试验技术

具有过失速机动能力的战斗机在近距空战中能够取得快速占位、先敌瞄准、有效规避攻击的战术优势,是先进战斗机的标志性性能要求。模型飞行试验技术作为空气动力学研究三大手段之一,在解决飞行器技术难题、实现技术创新方面发挥了重要作用。本文介绍了中国空气动力研究与发展中心利用带动力自主控制模型飞行试验平台发展的过失速机动模型飞行试验技术,以及开展的先进战斗机构型典型过失速机动模型飞行试验,分述了在大迎角非定常气动建模、宽量程气流系参数测量、大迎角非线性控制、推力矢量控制、大迎角非定常气动参数辨识方面的研究工作与解决这些关键问题的技术途径。通过此项研究,在国内首次实现了先进战斗机构型缩比模型典型过失速机动飞行,相关研究成果可为先进战斗机实现过失速机动飞行能力提供有力的技术支撑。     

战斗机敏捷性研究中的几个问题

就近年来战斗机敏捷性研究中的某些问题，如横向敏捷性尺度，敏捷性与飞行品质之间关系，大迎角下俯卸载尺度以及敏捷性战斗机的飞行控制系统一体化设计，进行了综合分析和讨论，并得出了结论：（１）横向敏捷性以空战效益的影响比俯仰和轴向敏捷性的影响大；（２）空战中下俯敏捷性与上仰敏捷性同样重要；（３）敏捷性与飞行品质之间存在着明显的相关性；（４）敏捷性战斗机在初始设计阶段，必须考虑飞机控制系统一体化设计。     

飞机大迎角飞行品质研究的进展

大迎角飞行品质要求的背景众所周知,在失速迎角前,能大迎角作无忧虑机动是当代（第三代）战斗机的标志,而具有过失速机动能力却是下一代（第四代）战斗机的重要特征。战斗机在失速迎角前后大迎角区作机动飞行的要求也是根据作战环境和作战方式确定的。当代战斗机面临着地（面指挥所）、空（中预警机）、天（卫星）实时侦察情报和指挥、控制和通信的统一这种作战环境。同时,70年代以来,随着机载雷达、火力控制系统和导弹武器的迅速发展,在战斗机上已经实现了雷达与火控系统甚至飞行控制系统的一体化。作为空战的主要武器──导弹也已发…     

过失速机动对抗战法研究

对过失速机动进行仿真建模，并以Herbst机动为例，进行了数值仿真。根据仿真结果，分析了过失速机动存在的弱点，并研究了常规战斗机对抗过失速机动的战法，包括一对一压制摆脱、双机及多机编队攻击等环境下的战法。结果表明，在充分了解过失速机动弱点的基础上，通过合理的战法，用常规战斗机进行对抗仍能获得攻击或逃逸机会。     

敏捷性和过失速机动

对目前深受重视的敏捷性和过失速机动问题作了扼要介绍。内容包括:问题的提出:敏捷性的定义及其量度;非常规机动的形式;敏捷性与空战效率和飞行品质的关联:以及敏捷性与飞机设计的关联等。     

X—31A飞机的设计特点和试飞情况

综述了为验证增强战斗机机动性(EFM)计划、衡量过失速机动飞行的可行性及其在近距空战中的战术价值,X-31A飞机在气动布局、大迎角抗偏离设施、推力矢量系统以及飞控系统方面的特点;介绍了X-31A飞机的有关飞行试验情况,特别是循序渐近的四种过失速机动动作以及空战效能评估结果。结果表明,X-31A飞机气动布局合理,能完成过失速机动飞行。且过失速机动技术和推力矢量组合,可以大大地提高飞机近距空战的作战效能。     

关于飞机功能敏捷性尺度的计算

介绍了战斗机功能敏捷性尺度，即空战周期，动态速度转弯图，相对能量状态，指向余度及其计算模拟方法，给出了这些指标的衡量战斗机空战性能时的作用，并以Ｆ－１６及Ｍｉｇ－２９飞机为，具体的计算，模拟和分析，结果表明，必须用功能敏捷性的几个尺度才能完整地反映某架飞机的功能敏捷性，用功能敏捷性尺度测量了飞机本体和飞机控制系统组合的能力，且计算结果对操纵方案敏感。这一工作对我国新一代战斗机的空战性能评估具有一定     

飞机大迎角飞行问题研究综述

近距格斗在未来的空战格斗中仍不可避免,大迎角下精准且快速的机头指向能力是空优战斗机必须具备的基本特征,对提升飞机本身的生存能力和夺取制空权具有重要意义。本文根据国内外战斗机的大迎角特点,对大迎角气动特性、风洞试验方法、气动力建模方法、非线性飞行动力学特性分析方法、大迎角控制律设计、飞行试验等方法进行了综合论述,对未来大迎角飞行问题的研究方向进行了展望。     

从空战制胜机理演变看未来战斗机发展趋势

制空权是当代战争一切空中行动的前提条件,而承担空中优势重任的战斗机的研发工作长期以来为各军事大国所重视。数十年来,美军在空战理论、战斗机研发和空战实践等方面具有领先优势,已率先完成由能量机动制胜向信息机动制胜的空战能力转变。随着自主、人工智能、无人、通信、计算等技术的快速进步,美军正在塑造以下一代战斗机为核心,以复杂空战系统为基本空战单元的新空战形态,认知机动制胜将是未来空中对抗的制胜机理。本文将系统梳理空战制胜机理的演变历程,结合当前技术发展与布局,研判未来战斗机发展趋势。     

未来智能空战发展综述

随着装备战斗力生成模式逐渐向机械化、信息化、智能化"三化融合"发展演变,未来航空主战装备的定位、形态及运用将可能发生根本性变革。为应对新时期空战任务所面临的环境高复杂性、博弈强对抗性、响应高实时性、信息不完整性、边界不确定性等一系列挑战,交叉融合人工智能理论与空战对抗技术,研发智能空战系统,将有望在下一代无人制空装备谱系中构建不对称"智能代差",成为制胜未来空天战场的核心关键。本文完整梳理了智能空战研究的发展脉络,总结了以专家机动逻辑、自动规则生成、规则演进、机器学习等方法为代表的智能空战基础理论。从体系、应用及技术视角全面剖析了智能空战的发展趋势,以智能空战的不确定性、安全性、解释性、迁移性、协同性为切入点阐述了智能空战应用落地的若干问题,以期为未来智能空战技术研究勾勒出一条新的探索路径,为人工智能理论与航空科学技术的跨领域交叉融合提供新的发展思路。     

战斗机曲线跟踪数值仿真模型研究

建立了应用于空战数值仿真的战斗机曲线跟踪的数学模型。首先介绍了机动平面与瞄准平面的概念．给出了它们相重合的条件。导出了战斗机以调整速度进行曲线跟踪时的需用过载，及以最大转弯角速度进行曲线跟踪时的需用过载。根据导引运动学原理，讨论了战斗机为实现武器发射应进行的机动飞行。利用该模型对空战过程进行了数值仿真．仿真结果表明．所建立的数学模型是可行的。     

飞机敏捷性尺度计算方法研究

利用非实时，非线性六自由度仿真软件，对战斗机瞬态敏捷性评估中有关尺度的计算方法进行了探讨。仿真所用的数学模型包含了典型的数字式飞行控制系统，伺服作动器，大迎角气动特性及发动机推力与减速板阻力的动态模型，最后对扭转敏捷性，俯仰敏捷性和轴向敏捷性的计算方法分别给出了简要的研究结论。     

战斗机推力矢量关键技术及应用展望

战斗机推力矢量技术可极大地扩展战斗机使用包线,提升飞行安全性,增强飞机作战能力,是航空领域的重要关键技术,是先进战斗机的典型标志之一。该技术涉及气动、进排气、发动机和飞行控制等多个领域,其综合实现是一项跨领域、紧耦合、高风险的系统工程。本文回顾了战斗机推力矢量技术的发展历程,分析了关键技术体系,结合中国首架轴对称推力矢量验证机的工程实践,阐述了大迎角内外流气动设计、推力矢量发动机、综合飞/发控制和战斗机过失速机动飞行验证等关键技术,展望了推力矢量技术对作战效能的贡献及未来的应用方向。     

现代战机空战对策建模研究

分析了现代战机空战的种类,着重讨论了单机单目标空战对策的建模问题,分别从二维和三维的角度描述了空战双方的几何关系并建立了飞行器相对运动模型.在此基础上,针对单机单目标空战可能出现的两种情况,建立了追-逃微分对策模型和双目标对策模型.     

主动雷达制导型空空导弹的火控算法

主动雷达制导型空空导弹是当今战斗飞机最重要的空战武器。一般均采用复合制导模式；具有多目标攻击能力；可以远距拦射，也可以近距格斗。主动雷达制导型空空导弹具有许多重要的特点和优点。本文讨论主动雷达制导型空空导弹的火控攻击算法，内容包括：攻击瞄准向量方程及其求解，主动末制导段起始点目标位置角验算等。     

战斗机空战效能评估的综合指数模型

首先详细分析了战斗机空战效能评估中常用的对数法模型,指出了模型中存在的问题;然后结合空战理论和实际情况,针对原模型存在的问题提出了一种新的效能评估解析计算方法——综合指数模型;同时对综合指数中各分项能力的评估模型进行了修改完善。最后以7种机型的空战效能评估为例计算并检验了模型的可用性。