[发明专利]一种SACCON型飞行器的新型飞行控制装置

说明书

本发明一种SACCON型飞行器的新型飞行控制装置，属于飞行控制装置领域；包括设置于机翼的射流装置，所述射流装置包括射流腔、射流缝道口和柯恩达尾缘；射流腔为设置于机翼内的空腔结构，射流腔上壁面即为机翼上蒙皮内表面；射流腔后壁面位于机翼内靠近机翼前缘一端，设置有压力喷口，作为动力源为射流装置提供压缩气流；射流腔在机翼靠近尾缘处开有射流缝道，压缩气流从射流缝道喷出，实现射流矢量推进；射流缝道的出口即为射流缝道口，射流缝道口的下表面与柯恩达尾缘通过台阶结构过渡衔接；使得射流缝道口喷出的射流沿着柯恩达尾缘流动，产生柯恩达效应实现对飞行器的控制效果。本发明的射流装置改变飞行器表面压力分布，增加了飞行器的俯仰力矩。

技术领域

本发明属于飞行控制装置领域，具体涉及一种SACCON型飞行器的新型飞行控制装置。

背景技术

随着航空技术的不断进步，研究人员发展了全新的主动控制技术来解决传统的飞机操纵方式带来的问题，其中射流飞控技术最近被世界各国广发研究。射流飞控系统是利用安装在飞行器上的射流发生装置或直接从发动机引气产生喷流，通过改变飞机局部或全局绕流,产生飞行控制所需的气动力和气动力矩，从而替换机械式舵面，形成类似的“虚拟舵面”效果以实现对飞行的控制。相比于机械活动舵面，“无舵面”的射流飞控技术可以消除飞机上大量的鼓包、缝隙、尖锐边缘等雷达散射源，提升飞机隐身性能和气动性能,明显减少飞机的活动部件并降低结构重量。使飞机的机械故障及维护工作量大幅下降，节省下的布局空间可装载更多的燃料或其他载荷。可以预见，如能合理地综合利用各类射流飞控技术，实现完全替代飞机上的全部活动舵面，有望大幅提升飞机的维修性、经济性和可靠性，因此无论在民用领域还是军用领域，该技术均具有难以估量的应用价值和广阔前景。在民用领域，可应用于中小型通航飞机，在提升载重能力、降低维护成本等方面优势突出。未来随着技术发展和市场接受度的提高，更有望应用于大型客机等民航运输领域；在军事领域，可应用于现役固定翼无人机以提升其隐身性和航程等，未来有望应用于下一代战斗机、远程轰炸机等。

采用射流式飞行控制技术实现无操纵面的方式主要有两种：一种是通过发动机尾喷口方向的改变进而改变喷流的方向，实现推力矢量化，利用流体式推力矢量实现飞行器的俯仰控制。另外是一种利用环量控制技术实现飞行器的增升以及进行滚转、偏航和俯仰等机动动作。早在上个世纪60年代，矢量推力控制的实验和工程应用就已经在美国开展。A-6攻击机的原型机，该机的尾喷管在起降时可下偏产生直接升力，用于提高起降升力，降低起降速度，但最后没有被生产型采用；英国霍克·西德利公司在20世纪60年代研制的“鹞”式攻击机安装一台“飞马”涡扇发动机，具有4个旋转矢量喷管，可把发动机推力转换成升力；苏联的雅克-36以及后来的雅克-38也采用了类似的矢量喷管。这类矢量喷管的特点是通过将喷口旋转，使喷射的气流垂直向下，用一种简单粗暴的方法将推力直接转化为升力。优点是结构简单，用一种相对简单的方法解决了舰载飞机面临的棘手的短距离起降问题。但是缺点也很明显，推力损失较大、垂直起降过程消耗大量燃油、平飞时推力较小以及仅能用于垂直起降过程而不能用于控制飞行姿态等问题。

对环量控制技术的研究大致分为两个阶段，第一个阶段主要发生在20世纪后30年，Englar和Abramson等主要研究柯恩达的曲面形状和喷口高度等几何参数对机翼增升效果的影响，也有Loth等研究将环量控制技术作为机械舵面的补充来产生更大的升力。在基于柯恩达的环量控制技术中，射流装置的设计对环量控制影响非常大。在射流强度直接影响射流在柯恩达尾缘上的附着效果，强度过低柯恩达效应不明显，强度过高会导致柯恩达效应失效。射流流量过小控制效果不足，射流流量过大会损失飞行器发动机动力。在基于柯恩达效应的环量控制装置中，对射流装置的几何外形，几何参数以及射流强度等参数都由较严苛的要求。在射流装置设计不合理的情况下，既消耗发动机动力又导致飞行器阻力增大。这一阶段的研究目的主要是利用环量控制技术提高机翼升力，实现短距起降，但格鲁曼公司的A6等验证机都存在诸如较高的发动机引气量和阻力等问题，很难将这一技术真正应用到实际中。