赵志杰1,罗振兵1*,邓雄1*,张鉴源2,周岩1,彭文强1,冯彦斌3*
国防科技大学空天科学学院
中国航空工业集团有限公司成都飞机设计研究所
中南大学航空航天技术研究院
关键词:主动流动控制飞行器,主动流动控制技术,无舵面飞行控制,短距起降
NASA定义主动流动控制(AFC)是一项按需要向边界层注入能量,以维持、恢复或提高飞行器性能的技术,并认为小的动量注入便可产生大的一阶效应。AFC可在仅通过在流场局部的敏感点位置施加流动控制,改变全局流场特征,重构飞行器表面压力分布,进而产生飞行控制所需的控制力及力矩,实现对飞行姿态的操控。AFC具有无需机械舵面、效率高、可调节性强且易于集成等优势,已应用于无舵面飞行控制和短距起降等领域。所涉及的关键AFC技术包括环量控制、射流推力矢量控制、流动分离控制、分离诱导控制等,展现出极高的应用潜力。
本研究综述系统回顾了国内外典型的无舵面及起降增升主动流动控制飞行器,并对主动流动控制飞行器技术难点问题及未来发展趋势进行了展望。
图1 控制逻辑的改变
文章总结指出,主动流动控制飞行器的发展正在形成两条相互关联的技术主线:一是以无舵面飞行控制为代表的飞行姿态操控技术,二是以短距起降为代表的起降增升控制技术。前者主要面向高隐身、飞翼布局等,试图减少甚至替代传统机械舵面,通过直接操纵局部流场实现滚转、俯仰和偏航控制;后者则通过环量控制、吹气襟翼、边界层控制等方式提高起降阶段升力,降低起飞和着陆速度,从而提升飞行器对短跑道、复杂机场和特殊任务场景的适应能力。
1、主动流动控制技术方向:
(1)有源/无源协同的主动流动控制技术方案
(2)全包络高效能主动流动控制气动控制技术
2、主动流动控制飞行器飞行控制方向:
(1)融合分布式主动流动控制方法的飞行动力学建模
(2)多冗余度高可靠飞行控制系统
3、飞行平台方向:
(1)高隐身、大载荷、宽速域、大空域飞行验证平台
(2)融合主动流动控制的飞行器总体设计与评估
该综述通过总结主动流动控制飞行器的最新研究成果,系统描绘了未来航空航天飞行器从“刚性机械操纵”向“柔性流体操纵”转变的技术方向。研究结论指出,主动流动控制不仅是一种辅助性的增升减阻手段,更是重塑飞行器设计准则的革命性技术。相关进展为未来先进飞行器的研发提供了关键的理论支撑。
Zhao, Z., Luo, Z., Deng, X. et al. Progress of active flow control aircraft adopting rudderless flight control and STOL. Adv. Aerodyn. 8, 11 (2026).