民用飞机主动重心控制功能工程设计分析

张 超 赵跃明 杨 俊 薛 峰

(航空工业第一飞机设计研究院, 西安 710089)

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飞机在飞行中由于燃油消耗、武器投放和飞行速度变化等原因，飞机重心与气动焦点之间的距离发生变化，从而改变了飞机的静稳定裕度。传统的方式是预先设置合理耗油顺序来控制机上燃油的消耗，以维持重心在安全限制范围内，从而保证了飞机的飞行安全和品质，但在一定程度上限制了飞机性能的进一步发挥。

主动重心控制技术，是20世纪70年代提出的一种新的重心控制技术，其综合考虑飞机的状态、外部环境和任务需求，实时生成最优的燃油控制策略，通过控制机上燃油分布，实现对飞机重心的主动控制[1]，以最大限度的提升飞机潜力。

目前，国外空客飞机中普遍采用主动重心控制功能来降低飞行阻力，提高燃油经济性、增大航程并提高装载能力，如空客的A310、A330、A380和A350飞机等[1-3]。图144和协和号超音速客机通过主动重心控制功能实现气动焦点与重心的合理匹配，来改善飞机在超声速飞行时的飞行品质[1-3]。美国B-1B军用轰炸机采用主动重心控制功能来改善飞机在不同后掠角下的飞行性能[4]。国内张晶开展了主动重心控制系统的方案和超声速巡航时的仿真分析[5-6]；杨晓科开展了变重量/重心时飞机的建模和姿态控制律设计[7]。房文林对重心调节过程中的液体晃动和防晃进行了研究[8]。贾磊开展了C919飞机纵向重心自动调控系统的原理设计与实现[9]。目前关于主动重心控制的研究均停留在数字和半物理仿真验证层面，并未从工程设计的角度开展分析。……