张宇雄

　　直接力控制飞机

　　北京航空航天大学

　　人类进入飞行时代已有百余年历史，一个世纪以来，各国的航空工程师、爱好者都不断探索实践各种不同的气动布局以期获得不同的飞行品质。但是绝大多数航空飞行器的飞行都沿用当年莱特兄弟的经典模式，即左右压坡度加推拉杆的控制方式。

　　使用这种传统控制方法，飞行员要改变飞机的航向，首先要操纵副翼，给飞机一定的滚转角速度，并保持这一滚转角速度，直到达到所需的坡度，还要拉杆以增大飞机的迎角来调整飞机的升力，使飞机产生改变航向的速率。当达到所希望的航向时，飞行员反向操纵副翼，给飞机一个反向滚转角速度，使飞机回到机翼水平飞行状态。如此这样使飞机反复倾斜，就需要一定的时间，因此存在明显的时间滞后。

　　从两次

　　这种操纵在不改变飞机飞行姿态的条件下，通过操纵舵面直接提供附加的升力或侧力，使飞机作垂直方向或侧向的平移运动来改变飞机的航迹，被称为直接力控制机动(DFCM)。这种性能对战斗机来讲，可以大大提高机动性及攻击能力，同时减小飞行员承受的过载；对无人机而言，可改善跟踪精度提高侦察效率；对巡航导弹等攻击型航空器则可以更精确地控制飞行轨迹，提高打击精度。

　　在这一理论指导下，我尝试设计制作并试飞成功了这架带有直接侧力控制的飞翼布局无人机。

　　作为无人机的验证，设计中我注重了它的实际使用价值，结构力求简单，外形简洁，以便批量生产及使用维护。最终确定这架飞机的基本外形布局：单翼面平直飞翼，无尾布局，使直接力控制气动面靠近重心。粗长机身、半球形机头，利于加装现有的制导探头等机载设备。尺寸不超过2*2米，起飞重量在4Kg左右。使用廉价易维护的活塞式

　　试飞5月18日下午在北安河机场进行。飞机用侧力板进行直接力平转弯的尝试，当开启直接力连动打方向舵时，能明显看出飞机在不压坡度的情况下发生航向偏转，直接力控制发挥作用。飞机接下来做了正筋斗，快速横滚等特技机动动作。最后飞机进场着陆，对准跑道后关车滑翔，负责操纵的飞行教练反映飞机无动力滑翔性能良好，最后飞机平稳接地圆满完成试飞。

　　这次验证机试飞的初步成功，说明直接力控制技术运用于非常规布局飞机能简化飞行控制。飞机不产生滚转，可不带坡度调整航向。这种新颖的飞控形式可使飞机转弯及盘旋时不带坡度，从而地平线相对飞机位置没有变化，这将极大简化传统飞行摸式，使无人机的任务计算机在巡航中能腾出更多的容量去处理任务载荷采集到的数据，同时这种飞行可消除飞机在跟踪地面目标过程中，为修正航向偏差和瞄准偏差而出现的横滚摇摆现象，目标相对位置稳定，探头能更准确更可靠地同时跟踪更多目标。在空战中可以提高飞机的反应速度，改善瞄准精度。当飞机处于被动时，则有利于摆脱对方飞机的追踪。另外，其机动过载小，可减小战斗机飞行员的体能消耗。

　　这种独特的设计在进一步发展成熟后将有广阔的应用前景。可用做小型电动攻击型单兵武器， 防空射击训练、演习用的靶机：挂于大型轰炸机翼下为战略轰炸机护航的无人战斗机等。

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