主動控制技術

採用主動控制技術的設計方法和常規設計方法有什麼不同呢？我們就從常規的飛機設計方法談起。常規的飛機設計方法過程：根據任務要求，考慮氣動力、結構強度和發動機三大因素，並在它們之間進行折衷以滿足任務要求，這樣為獲得某一方面的性能就必須在其他方面作出讓步或犧牲，例如為實現更好的氣動穩定性就必須在尾翼的重量和阻力方面付出代價。折衷之後就確定了飛機的構形，再經過風洞吹風后，對飛機的各分系統（其中包括飛行控制系統）提出設計要求。這裏飛行控制系統和其他分系統一樣，處於被動地位，其基本功能是輔助駕駛員進行姿態航跡控制。

而採用主動控制技術的設計方法則打破了這一格局，把飛行控制系統提高到和上述三大因素同等重要的地位，成為選型必須考慮的四大因素之一，並起積極作用。在飛機的初步設計階段就考慮全時間、全權限的電傳飛行控制系統的作用，綜合選形，選形後再對飛行控制系統以外的其他分系統提出設計要求。這樣就可以放寬對氣動、結構和發動機方面的限制，依靠控制系統主動提供人工補償，於是飛行控制由原來的被動地位變為主動地位，充分發揮了飛行控制的主動性和潛力，因而稱這種技術為主動控制技術。

正是由於採用主動控制技術的設計方法在選形和佈局的過程中，都將控制系統作為一個主要因素來考慮，所以這種技術又被稱作隨控佈局技術（Control Configured Veh icle）。

主動控制思想的出現是由兩個因素促成的，一個是美國空軍戰略思想的改變，從要導彈不要飛機變成發展機動性好的空中優勢戰鬥機，正是提高飛機機動性的努力使主動控制技術走向航空科技的前緣；第二個是現代自動飛行控制技術和電子計算機的迅速發展，為主動控制技術的實現奠定了物質基礎。從控制的角度來説，主動控制技術實際上是自動控制系統的反饋原理的應用和發展。飛機上最早的應用就是自動駕駛儀，但早期的自動駕駛儀主要是為減輕駕駛員保持姿態、航向的工作負擔，在飛行個可以接通或斷開，因此它對飛機設計本身不產生直接影響。隨着超音速飛機的出現，產生了高空飛行氣動阻尼不足的問題。其中最突出的是航向穩定問題，為此採用了增穩系統造成人工阻尼來解決，由於增穩系統所阻尼的是頻率較高的短週期振動，這是駕駛員來不及反應並進行手操縱的，因此增穩系統的功能是駕駛員無法取代的。增穩系統的採用，減輕了飛機本身的設計任務，因此它的採用對飛機設計產生了直接影響。這些增穩系統仍然採用機械系統來進行控制，然而在越南戰爭中，美軍被擊落的飛機中有30%是被地面炮火擊中機械操縱系統而導致墜毀的，因此提出了電傳操縱系統的概念。正是電傳操縱系統的運用，成為了主動控制技術的物質載體。

一、採用主動控制技術的飛機可以具有以下一些功能：

1．放寬靜穩定度

2．實現直接力控制

3．控制機動載荷

4．控制突風載荷

5．控制機體顫振

6．採用綜合火控/飛行/推力控制系統

二、採用主動控制技術之後，對飛機的性能有很大提高，主要表現在：

1．減小飛機尺寸，減輕結構重量，降低巡航阻力，增大航程；

2．提高戰鬥機的機動性和完成作戰任務的效率；

3．減少結構疲勞損壞，延長使用壽命，改善乘座品質和着陸性能，減輕駕駛員工作負擔；

4．降低製造成本和維護費用；

國外的第三代戰鬥機都廣泛採用了主動控制技術，例如F-16，F-18，Su-27，Mig-29等等。民航機也有采用主動控制技術的，例如波音777，空中客車A320等等。

在飛機總體設計階段就主動把控制系統與氣動佈局、結構、發動機等進行協調，從而提高飛行性能、改善飛行品質的反饋控制技術。又稱隨控佈局技術。它是20世紀70年代出現電傳操縱系統控制後迅速發展起來的一項新技術。主要內容包括：

按傳統辦法，飛機是靠平尾使其焦點位於質心之後以獲得靜穩定性，往往為此要付出增大平尾、加長機身、增加重量的代價，而且超音速飛行時焦點過於靠後，機動性也差。此項控制，是將飛機設計成僅超音速飛行時為靜穩定的，亞音速飛行時由控制系統根據干擾信號驅動平尾，產生恢復力矩，提供人工穩定。

按傳統辦法，轟炸機也按機動過載設計，致使長時間的巡航飛行中機翼抗彎強度有富餘。現將機翼承載能力按巡航要求設計，機動飛行時，通過控制系統驅動有關操縱面，使機翼升力分佈中心向翼根移動，保證淨增升力滿足需要，翼根彎矩又不致增大，從而減輕結構重量，提高巡航經濟性。殲擊機仍按機動過載設計，但機動飛行時，控制機翼升力沿展向按橢圓形規律分佈，來減小誘導阻力和延緩氣流分離，以此增大單位剩餘功率和抖振升力係數，提高機動性。

防止機翼、 尾翼顫振， 傳統辦法是加厚蒙皮和增設配重。現改為在機翼、尾翼上安裝加速度計感受振動信號，以此驅動有關操縱面按一定規律偏轉，產生阻尼氣動力來抑制顫振，因而減輕了結構的重量。

陣風或大氣紊流使飛機產生顛簸，增加結構疲勞，降低 乘坐品質，影響武器投射精度。此項控制，是在飛機適當部位安裝加速度計來測得干擾信號，以此控制相應的操縱面偏轉，增加狀態阻尼，使因陣風或大氣紊流引起的機翼升力變化減小。

按傳統辦法飛機重心沿立軸、橫軸的運動，是依靠力矩操縱來改變力間接控制的，即為姿態運動和軌跡運動的耦合。採用直接力控制的飛機上,通過增設水平前翼、垂直前翼,利用控制系統使它們與水平尾翼、方向舵協調偏轉，可產生純升力、純側力，從而解除上述耦合現象，減小操縱反應的時間滯後，提高了飛機的機動性和武器投射的命中率。

主動控制技術除上述幾項外，還應用到綜合飛行/推力控制、綜合火力與飛行控制系統等方面。