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飞行器栖落机动轨迹可达域分析

2021-12-23杜昕黄江涛章胜

航空工程进展 2021年6期

杜昕,黄江涛,章胜

(中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所,绵阳621000)

0 引 言

超短距起降固定翼飞机具有飞行速度快、运载能力强、环境适应性好等优点,这些特点是普通直升机所不具备的。因此,超短距起降固定翼飞机适用于驱护舰,可以取代并拓展大多数的直升机任务与使用模式,同时具有更低的使用成本和高可靠性。固定翼飞机的舰上起飞尚可以通过弹射实现,但是如何在驱护舰上狭小的空间内实现安全降落,是一个亟待解决的关键技术问题。

栖落机动是解决该问题的有效途径之一。栖落机动是指飞机利用大迎角产生高阻力从而实现超短距离减速和着舰,是一种超机动飞行方式,其灵感来源于鸟类的定点着陆方式。

关于栖落机动的相关研究,国外起步较早,约2000 年左右就开展了一系列较为充分的研究,主要集中于需求与概念论证、栖落过程的大迎角非定常气动力建模、栖落轨迹优化、栖落机动标称轨迹跟踪控制等方面。由于小型滑翔机只有一个控制变量,且重量轻,容易实现大迎角机动,早期被广泛用来开展相关研究。但是小型滑翔机装载容量与重量十分有限,无法安装惯导系统,为了解决这个问题,麻省理工大学的研究人员采用光学定位手段来确定飞行器的位置、速度与姿态信息,并在室内开展了小型滑翔机的定点栖落试验。为了解决大迎角栖落末端机身的固定问题,斯坦福大学的研究人员设计了一种带有钩爪的小型固定翼飞机,当机载超声波装置探测到离墙面的距离足够近时,钩爪伸出钉入墙面将飞机固定,钩爪松开后飞机可由墙面实现起飞。……

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