SCMP:《第六代隐形战机的航母着舰系统》
相关研究论文显示,J-36的设计师正在开发一种计算机系统,帮助飞行员完成将飞翼战斗机降落到机动中的航母上的困难且危险的操作。
顶级航空期刊《航空学报》上月发布的一篇论文显示,J-36设计团队正处于研发一种舰载飞机的初期阶段。总设计师在论文中表示,将第六代飞机降落到航母上的风险“极高”。舰载飞翼飞机面临一个关键挑战:其激进的设计去除了传统的垂尾以提升隐身性和气动效率,使得精确着陆变得困难。由于没有常规水平安定面,这些飞机在保持俯仰控制方面也存在困难。
论文中指出,设计团队需要克服的另一个难题是航母后方产生的湍流,这会剧烈扰乱飞机的飞行路径。
尽管面临种种困难,设计师表示必须解决这一问题。“隐身飞翼飞机在航母上的部署,具有极大的战略意义,因为它可以显著增强海军的作战能力。”
设计师和南航大合作,带领团队开发了一项突破性技术,这项技术包括了一些关键创新。
研究人员开发了一种“直接力控制”系统,将飞行路径调整与飞机姿态解耦,使飞行员可以直接调整升力而不会导致俯仰不稳定。根据论文内容,该系统通过雅可比矩阵实时计算控制面调整,使其能够绕过“不完美”的气动数据库。
设计师及其同事指出,老旧系统依赖这些数据库的做法存在长期的弱点,因此他们转向了一个定制模块,即固定时间干扰观测器(FTDO)——这一技术通常用于先进的机器人系统,研究表明这一系统非常稳定。
研究人员指出,该解决方案区别于美国海军的“魔毯”系统,将三维推力矢量控制与新型翼面如“阻力舵”结合,实现了在着陆过程中有效调节后襟副翼上的气流,即便在一些非预期的飞行状态下,仍能保持控制能力。
团队表示,该系统在极端条件下进行了大量模拟着陆测试——包括强横风和高甲板晃动——并表现出惊人的精确度。
研究人员分别针对三种不同海况,进行每种海况下的30次模拟着陆,涉及不同的空气动力学状况和甲板运动情况。测试结果表明,该系统能帮助飞行员在强烈的湍流中将高度误差减少到仅2厘米。
“着陆误差结果显示,几乎所有着舰点都集中在第二根和第三根阻拦索之间,适用于三种海况,”
“这进一步证明,直接力控制有效抑制了舰尾湍流和甲板动态运动的干扰,使飞翼布局飞机能够精确着陆。”
虽然与美国海军的“魔毯”软件进行了类比——该软件简化了F/A-18着舰操控——但中国工程师强调两者之间存在关键差异。
美国的“魔毯”依赖于为尾翼和襟副翼预编程的增益调度,而中国的系统则将每个翼面视为动态变量。当推力矢量控制与俯仰襟副翼等相互作用时,雅可比矩阵能够通过高效算法在更高的速度下重新计算最佳偏转角度。
虽然仍有大量工作要做,但研究表明中国的雄心是使第六代战斗机能够在远洋蓝水执行任务。
论文表示:“在初步探索设计完成后,下一阶段的工作将集中在优化控制架构,以提高在控制面失效情况下的鲁棒性。”
“这些努力旨在开发出一种实用的精确着陆方法,最终为在航母上部署这种无尾配置奠定基础。”
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搭载歼36这种体量的舰载机,航母起码要12万吨起步。