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主動控制技術(shù)
主動控制技術(shù)
主動控制技術(shù)(主動控制技術(shù))
主動控制技術(shù)（Active Control Technology），是由美國率先提出的一種飛機設(shè)計和控制技術(shù)。從飛機設(shè)計的角度來說，主動控制技術(shù)就是在飛機設(shè)計的初始階段就考慮到電傳飛行控制系統(tǒng)對總體設(shè)計的影響，充分發(fā)揮飛行控制系統(tǒng)潛力的一種飛行控制技術(shù)。F-16是世界上第一架采用主動控制思想設(shè)計的飛機。
目錄 主動控制技術(shù)與常規(guī)設(shè)計的區(qū)別 主動控制技術(shù)的優(yōu)勢 主動控制技術(shù)內(nèi)容 主動控制技術(shù)與常規(guī)設(shè)計的區(qū)別采用主動控制技術(shù)的設(shè)計方法和常規(guī)設(shè)計方法有什么不同呢？我們就從常規(guī)的飛機設(shè)計方法談起。常規(guī)的飛機設(shè)計方法的過程是這樣的：根據(jù)任務(wù)要求，考慮氣動力、結(jié)構(gòu)強度和發(fā)動機三大因素，并在它們之間進行折衷以滿足任務(wù)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(xiàn)更好的氣動穩(wěn)定性就必須在尾翼的重量和阻力方面付出代價。折衷之后就確定了飛機的構(gòu)形，再經(jīng)過風洞吹風后，對飛機的各分系統(tǒng)（其中包括飛行控制系統(tǒng)）提出設(shè)計要求。這里飛行控制系統(tǒng)和其他分系統(tǒng)一樣，處于被動地位，其基本功能是輔助駕駛員進行姿態(tài)航跡控制。
常規(guī)設(shè)計方法的設(shè)計步驟
而采用主動控制技術(shù)的設(shè)計方法則打破了這一格局，把飛行控制系統(tǒng)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，并起積極作用。在飛機的初步設(shè)計階段就考慮全時間、全權(quán)限的電傳飛行控制系統(tǒng)的'作用，綜合選形，選形后再對飛行控制系統(tǒng)以外的其他分系統(tǒng)提出設(shè)計要求。這樣就可以放寬對氣動、結(jié)構(gòu)和發(fā)動機方面的限制，依靠控制系統(tǒng)主動提供人工補償，于是飛行控制由原來的被動地位變?yōu)橹鲃拥匚�，充分發(fā)揮了飛行控制的主動性和潛力，因而稱這種技術(shù)為主動控制技術(shù)。
主動控制技術(shù)的設(shè)計方法的設(shè)計步驟
正是由于采用主動控制技術(shù)的設(shè)計方法在選形和布局的過程中，都將控制系統(tǒng)作為一個主要因素來考慮，所以這種技術(shù)又被稱作隨控布局技術(shù)（Control Configured Veh icle）。 主動控制思想的出現(xiàn)是由兩個因素促成的，一個是美國空軍戰(zhàn)略思想的改變，從要導彈不要飛機變成發(fā)展機動性好的空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機，正是提高飛機機動性的努力使主動控制技術(shù)走向航空科技的前緣；第二個是現(xiàn)代自動飛行控制技術(shù)和電子計算機的迅速發(fā)展，為主動控制技術(shù)的實現(xiàn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。從控制的角度來說，主動控制技術(shù)實際上是自動控制系統(tǒng)的反饋原理的應(yīng)用和發(fā)展。飛機上最早的應(yīng)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(tài)、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(shè)計本身不產(chǎn)生直接影響。隨著超音速飛機的出現(xiàn)，產(chǎn)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(wěn)定問題，為此采用了增穩(wěn)系統(tǒng)造成人工阻尼來解決，由于增穩(wěn)系統(tǒng)所阻尼的是頻率較高的短周期振動，這是駕駛員來不及反應(yīng)并進行手操縱的，因此增穩(wěn)系統(tǒng)的功能是駕駛員無法取代的。增穩(wěn)系統(tǒng)的采用，減輕了飛機本身的設(shè)計任務(wù)，因此它的采用對飛機設(shè)計產(chǎn)生了直接影響。這些增穩(wěn)系統(tǒng)仍然采用機械系統(tǒng)來進行控制，然而在越南戰(zhàn)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(tǒng)而導致墜毀的，因此提出了電傳操縱系統(tǒng)的概念。正是電傳操縱系統(tǒng)的運用，成為了主動控制技術(shù)的物質(zhì)載體。
主動控制技術(shù)的優(yōu)勢一、采用主動控制技術(shù)的飛機可以具有以下一些功能： 1．放寬靜穩(wěn)定度 2．實現(xiàn)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．采用綜合火控/飛行/推力控制系統(tǒng) 二、采用主動控制技術(shù)之后，對飛機的性能有很大提高，主要表現(xiàn)在： 1．減小飛機尺寸，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低巡航阻力，增大航程； 2．提高戰(zhàn)斗機的機動性和完成作戰(zhàn)任務(wù)的效率； 3．減少結(jié)構(gòu)疲勞損壞，延長使用壽命，改善乘座品質(zhì)和著陸性能，減輕駕駛員工作負擔； 4．降低制造成本和維護費用； 國外的第三代戰(zhàn)斗機都廣泛采用了主動控制技術(shù)，例如F-16，F(xiàn)-18，Su-27，Mig-29等等。民航機也有采用主動控制技術(shù)的，例如波音777，空中客車A320等等。
主動控制技術(shù)內(nèi)容在飛機總體設(shè)計階段就主動把控制系統(tǒng)與氣動布局、結(jié)構(gòu)、發(fā)動機等進行協(xié)調(diào)，從而提高飛行性能、改善飛行品質(zhì)的反饋控制技術(shù)。又稱隨控布局技術(shù)。它是20世紀70年代出現(xiàn)電傳操縱系統(tǒng)控制后迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)。主要內(nèi)容包括：
放寬靜穩(wěn)定性控制
按傳統(tǒng)辦法，飛機是靠平尾使其焦點位于質(zhì)心之后以獲得靜穩(wěn)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于靠后，機動性也差。此項控制，是將飛機設(shè)計成僅超音速飛行時為靜穩(wěn)定的，亞音速飛行時由控制系統(tǒng)根據(jù)干擾信號驅(qū)動平尾，產(chǎn)生恢復力矩，提供人工穩(wěn)定。
機動載荷控制
按傳統(tǒng)辦法，轟炸機也按機動過載設(shè)計，致使長時間的巡航飛行中機翼抗彎強度有富余�，F(xiàn)將機翼承載能力按巡航要求設(shè)計，機動飛行時，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動有關(guān)操縱面，使機翼升力分布中心向翼根移動，保證凈增升力滿足需要，翼根彎矩又不致增大，從而減輕結(jié)構(gòu)重量，提高巡航經(jīng)濟性。殲擊機仍按機動過載設(shè)計，但機動飛行時，控制機翼升力沿展向按橢圓形規(guī)律分布，來減小誘導阻力和延緩氣流分離，以此增大單位剩余功率和抖振升力系數(shù)，提高機動性。
顫振抑制控制
防止機翼、 尾翼顫振， 傳統(tǒng)辦法是加厚蒙皮和增設(shè)配重�，F(xiàn)改為在機翼、尾翼上安裝加速度計感受振動信號，以此驅(qū)動有關(guān)操縱面按一定規(guī)律偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生阻尼氣動力來抑制顫振，因而減輕了結(jié)構(gòu)的重量。
陣風載荷控制
陣風或大氣紊流使飛機產(chǎn)生顛簸，增加結(jié)構(gòu)疲勞，降低 乘坐品質(zhì)，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(yīng)的操縱面偏轉(zhuǎn)，增加狀態(tài)阻尼，使因陣風或大氣紊流引起的機翼升力變化減小。
直接力控制
按傳統(tǒng)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(tài)運動和軌跡運動的耦合。采用直接力控制的飛機上,通過增設(shè)水平前翼、垂直前翼,利用控制系統(tǒng)使它們與水平尾翼、方向舵協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)，可產(chǎn)生純升力、純側(cè)力，從而解除上述耦合現(xiàn)象，減小操縱反應(yīng)的時間滯后，提高了飛機的機動性和武器投射的命中率。 主動控制技術(shù)除上述幾項外，還應(yīng)用到綜合飛行/推力控制、綜合火力與飛行控制系統(tǒng)等方面。
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