[发明专利]飞翼布局的横航向控制系统及横航向控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种飞翼布局的横航向控制系统及横航向控制方法。

背景技术：

从飞机的发展与演变来看，为提高飞机的燃油效率，获得高的升阻比，飞翼布局是最好的飞机外形选择。飞翼布局飞机将机身和机翼有机的结合在一起，并且取消了垂尾和平尾，使其具有外形平缓光滑、气动效率极高而可探测性又很低的独特优势。国外公开的资料表明飞翼布局的最大升阻比可达到25～30,而传统布局的大展弦比民用飞机其升阻比一般在17～20左右；同时由于去掉了尾翼部件可降低飞机的结构重量5％以上，少了垂直尾翼和平尾部件又可减阻10％左右（降低了摩擦阻力和部件干扰阻力）。从而可使飞机的直接使用成本（DOC）降低30%以上,同时能大幅提高飞行器的续航时间、航程和有效载荷，可大大提高飞机的气动效率。

飞翼布局飞机有上述诸多优点，但其缺点也非常明显，由于没有常规的平尾和垂尾，横航向处于中立静稳定甚至不稳定，在超声速飞行时表现尤为明显。飞机在空中保持稳定飞行需要保持六自由度的力和力矩的平衡，当需要改变飞机姿态时，比如进行转弯或俯仰时则通过操纵舵面偏转一定角度来产生气动力，该气动力绕飞机重心产生力矩来进行改变姿态，当达到某一姿态时绕飞机重心的力和力矩重新达到平衡。正常式布局的传统飞机在转弯时是利用机翼副翼的偏转来产生绕飞机纵轴的滚转力矩，同时利用方向舵的偏转来平衡由于侧滑带来的航向不利力矩，从而实现快速的方向控制。而飞翼布局由于没有立尾和平尾，因而其横航向稳定性和操纵特性较差，在遇有高速侧风的情况下，有导致飞机横滚和进入尾旋的危险。

目前飞翼布局主要的横航向控制方法有利用机翼上的俯仰襟翼、升降副翼、内外侧扰流板、'蛤壳式'装置、内外侧前缘襟翼、全动翼尖、差动前缘襟翼、开缝式扰流板、折流板、可收放方向舵以及下表面扰流板等相互耦合产生的侧向力和力矩来进行横航向控制，或利用头部的非对称边条、边条开缝等产生的微弱非对称侧向力来进行飞翼布局飞机的横航向控制，由于机翼本身离重心位置近，导致对飞机的控制方法复杂和效率低下。

飞翼布局由于去掉了垂尾，飞翼布局飞机具有较高的隐身性能和高的升阻比（飞行效率高），然而其付出的代价是严重的航向稳定性和横航向控制问题。传统飞机在转弯时首先是利用方向舵的偏转产生一个侧向力和偏航力矩，同时利用副翼产生一个有利滚转力矩的耦合来实现快速的方向控制，飞翼布局由于没有立尾和平尾，同时襟副翼距离重心位置较近，因而其横航向操纵特性较差。

上述飞翼布局飞机的横航向控制方法要么舵面耦合复杂、飞行控制律设计困难，要么控制效率较低，导致飞机的机动性较差，因而现有飞翼布局主要应用在对地攻击和轰炸机类飞机上。

对于飞翼布局的飞机，当由于却掉了立尾和平尾，飞行效率显著提高、同时具有低的可探测性能，但其横航向的控制能力较差，现有采用差动襟副翼、全动翼梢、机翼内外侧扰流板等飞翼布局的横向控制方法控制效率低下、操纵复杂，因而机动性较差，制约了飞翼布局飞机的发展和使用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种飞翼布局的横航向控制系统及横航向控制方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种飞翼布局的横航向控制系统，其组成包括: 飞翼布局飞机，可活动的机头舵面，所述的可活动机头舵面是扁平形机头，所述的可活动机头舵面与所述的飞翼布局飞机的机体通过内部驱动机构连接。

一种飞翼布局的横航向控制系统的横航向控制方法，可活动机头舵面利用内部驱动机构绕机身纵轴左右侧、左下侧、左上侧、右下侧、右上侧偏转或旋转，偏转时在飞机头部两侧产生非对称流动从而产生侧向力，同时该侧向力相对于飞机的重心较远，利用所述的飞机头部产生的侧向力绕飞机重心所形成的横航向控制力矩，实现对飞翼布局飞机高效的横航向控制。

有益效果：

1.本发明提高飞翼布局飞机的横航向控制能力，增强飞翼布局飞机的机动性，利用机头的微偏转主动地在飞翼布局的头部产生非对称流动来实现飞翼布局的横航向控制的气动力新方法，将飞翼布局的扁平头部设计成可左右、左下侧或右下侧偏转的活动舵面，其偏转时在飞机头部两侧产生非对称流动从而产生侧向力，可实现飞翼布局飞机的直接力控制和产生横航向控制力矩。