变质心技术发展与应用

周敏 周凤岐 周军 郭建国

摘 要：变质心技术利用飞行器内部质量块移动改变质心位置， 无气动舵、 直接力等传统控制方式热烧蚀、 舵面颤振、 燃料消耗问题， 控制效率高， 有利于保持机体良好气动外形。 本文基于变质心控制内涵， 分类总结了变质心实现与配置的两种形式及其特点， 详细梳理了滚转控制、 配平控制和复合控制三种变质心控制模式的研究进展。 最后， 通过分析变质心技术面临的复杂多体动力学建模、 强耦合强非线性控制、 高动态高性能执行机构设计与研制等关键难点问题， 展望变质心技术应用新场景， 为未来变质心技术研究指明了方向。

关键词：     变质心; 总体配置; 滚转控制; 配平控制; 复合控制; 飞行器控制

中图分类号：     TJ765; V249.1  文献标识码：    A 文章编号：     1673-5048（2021）06-0007-07

0 引  言

变质心是指通过主动改变飞行器质心位置， 产生期望控制效应的一种新概念控制技术。 该技术最早是由美俄科学家提出并发展起来的。 而美国的变质心技术研究起步最早、 最成熟。 1975年， 美国完成了机动弹头MK-500的飞行试验， 该弹头就采用了变质心技术， 通过移动弹头内部电子装置实现弹头质心位置变化[1]， 但其他研究细节一直处于高度保密状态， 直到1996年， 公开文献中才首次出现与MK-500机动弹头的变质心应用方案相近的研究内容[2]。

俄罗斯的变质心技术发展十分迅速， 目前也已实现工程应用。 作为首个能够完全在俄罗斯本国境内研制和生产的战略弹道导弹， 白杨-M就采用了变质心技术。……