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中國戰鬥機飛控與綜合技術研製
送交者: 小鋼炮 2002年11月01日18:50:27 於 [軍事天地] 發送悄悄話


  中國從70年代末期開始進行電傳和主動控制技術的研究工作,以國產超音速殲擊機殲教6為驗證機進行了單軸仿真式數字式電傳和主動控制技術的開發與飛行驗證,該驗證機稱為BW-1。這架飛機是中國首架採用計算機控制的飛機,即不再用機械操縱杆,而採用純數字式電傳操縱系統,後來BW-1變穩機獲得了1990年國家科技進步一等獎。BW-1縱向變穩定性飛機是中國第一架空中飛行仿真試驗研究機,由殲教-6改裝,1988年11月首飛。1989年9 月28日殲教6變穩飛機順利完成全部死循環試驗試飛,開創了中國飛行品質、飛行控制技術研究的新領域。該機主要用於試驗數字電傳操縱系統。BW-l技術含量高,對後續飛機的意義非常大,相當於跨了一代。但這架飛機是單軸變穩機,只能實現縱向俯仰方向的電傳操縱,其它方向上還是機械操縱。也就是說,這架飛機還是技術驗證機,不能投入實用,許多真正的空中仿真它還難以承擔。

  在BW-1之後,飛控技術的驗證移到殲8飛機上進行。1989年1 月28日 殲8飛機主動控制技術驗證機模擬式縱軸電傳操縱系統完成試飛。1990年6 月24日殲8飛機主動控制技術驗證機數字式縱軸電傳操縱系統死循環首飛成功。1990底,單軸四餘度數字式電傳/主動控制系統完成全部驗證試飛計畫。殲8主動控制技術驗證機縱向模擬式電傳操縱系統是一項重大預研課題,是一個全權限四餘度電傳操縱系統。具有控制增穩,失速告警、超載限制、自動配平及放寬靜穩定性等功能,使飛機的操縱特性及飛機品質都得到極大改善。它的研製試飛成功是中國飛行控制技術發展的一個飛躍。這時期,在數字控制、余度技術、電傳控制、放寬靜穩定性、飛行參數邊界限制等主動控制系統為後來的J-8IIACT驗證機的開發打下堅實的基礎。

  在此基礎上,1991年開始進行三軸四餘度數字式電傳/主動控制系統的開發,三軸四餘度數字式電傳/主動控制系統,所謂三軸是指縱軸、橫滾軸和偏航軸,四餘度是指三條數字信道與一條備用仿真式信道。利用J-8II作為驗證機,同時對其作了氣動布局做了改進,主要是加裝前翼,這就是在2000年珠海航展亮相的J-8IIACT驗證機。J-8IIACT驗證機在1996年12月29日首飛,九五末期按計畫完成全部驗證試飛。J-8IIACT驗證機的飛行控制計算機是由631所按Intel 80286十六位指令系統研製的,取消了機械備份系統,用仿真式電子備份系統。相對於BW-1,在驗證內容上增加了直接力控制與自動駕駛功能。J-8IIACT驗證機的三軸四餘度數字式電傳/主動控制系統的開發,為J-10與J-8III的綜合控制技術的研究提供了必要的基礎。

  瀋陽飛機設計所殲-八IIACT項目部的副部長范彥銘高級工程師介紹,殲-八IIACT是一型技術驗證機,它的出現,標誌着中國已經掌握了第三代戰鬥機製造的關鍵技術,新世紀的新戰鷹已經呼之欲出。范彥銘說,殲-8IIACT是一型技術驗證機,主要是為了驗證數字式三軸四餘度電傳控制技術而專門發展的機型。四餘度電傳控制技術在西方國家已發展成熟並應用到他們的第三代和第四代戰機上。中國的這套技術完全是在自主開的基礎上研製的。ACT是英文Active Control Technology的縮寫,意思是“主動控制技術”。該項目從92年開始到99年全部試完畢,92年到96年為研製過程,即整個系統設計、產品製造、地面試驗等,然後從96年12月份到99年9月份是試飛過程,首飛時間是96年12月31日。

  與殲-八II相比,殲-8IIACT最主要的變化是在控制系統上,前者是機械式,而後者則是電傳操縱系統。該套系統有直接升力、仰接直向、垂直平移三種工作模式,其中直接升力技術世界上只有美、英、法等少數幾個國家擁有,在中國國內是最新的。范彥銘高級工程師他進一步的解釋說,採用機械操縱的飛機,在拉杆後先下落一個高度,然後可爬起來,而直拉升力只要一拉杆飛機就直接爬起來了。垂直平移是指飛機在飛行過程中可以垂直升起或下落一個高度,而機械操縱就必須是一斜弦線軌跡。從技術統計看,該技術遠遠優於蘇-27的機械/模擬式系統,與F-16C/D的飛控系統相當。

  在應用了電傳系統後,殲-八IIACT比殲-8II性能提高了一大截,殲-八II以前做不到的大機動動作,殲-8IIACT都可以做到。殲-8IIACT型飛機是中國自力更生研製完成的首架無機械備份、全時全權、數字式三軸四餘度電傳飛控系統的驗證機,具有控制增穩、中性速度穩定性、飛行邊限制、自動駕駛、應急電備份、放寬靜穩定性、和直接力控等功能。635飛控系統,是為J8IIACT驗證機而設計的三軸、四餘度、數字式電傳/主動(FBW/ACT)飛行控制系統。該系統使用四餘度微電腦(每信道雙CPU)作為控制器,並配備了雙/雙余度的備份模擬計算機,驅動同飛機七個氣動控制面相連的八台電液組合式伺服舵機。從而,實現了飛機的控制增穩、飛行邊界限制、直接力控制和自動駕駛儀等多種功能。本系統是中國第一套具有高可靠性和多故障容忍能力的、全時、全權有人駕駛飛機的飛行控制系統。該系統的使用,可以改善飛機的飛行品質,增強飛機作戰能力,並提高飛機的生存能。

  在實戰用戰機上的飛控系統是618飛控所為J10開發的634飛控系統。該系統為中國第一套應用主動控制技術(ACT)的數字式四餘度電傳飛行控制系統,具有控制增穩、放寬靜安定性,攻角/超載限制,雙故障―工作與BIT功能。成功地實現了全時全權電傳操縱和放寬靜安定度到40%重心的飛行。獲部科學進步一等獎。


  此外綜合控制技術的研究方面,該研究工作始於80年代中期,對綜合飛行/火力控制系統、綜合飛行/推力控制系統進行跟蹤性研究。到了八五期間,以型號機種的控制系統為背景,展開了研製工作,614所研製的全權限發動機控制系統(FADEC)首先試用在WP-13上,為綜合飛行/推力控制系統的實現奠定了基礎。FADEC使發動機推力增加10%以上,由於推力增加和綜合飛行/推力控制系統的應用,使J-8IIACT的平飛加速時間縮短19%~23%,爬升率增加10%。帶矢量噴嘴的綜合飛行/推力控制系統可使爬升率增大1.2倍,過載能力提高1.5倍。而且,陣風乾擾和機動操縱時飛機與發動機之間的不良影響顯著減少。

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