德、美联合X31A无尾翼试验机-环球展望网-军事-武器装备

德、美联合X31A无尾翼试验机

作者：《武器空间》文章来源：本站原创点击数：更新时间：2004-7-1 【字体：小大】

原型机被称为X-31 A

带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR），是美国海军、波音公司（Boeing）、欧洲航空防务与航天公司（EADS）和德国联合开展的的研究计划。原型机被称为X-31 A，是美国在 X-plane方面第一个和其他国家合作发展的航空项目计划。该项目最新进展非常成功，2003年4月22日X-31A试验机在帕塔克森特河海军航空站成功完成世界上首次完全由计算机控制的短距起飞和着陆(ESTOL)机动。

一、X-31 A性能参数。

全部人员： 1

发动机： 1 x普拉特·惠特尼公司 F404- GE-400 涡扇发动机

最大推力：1 x 71,17 kN

机长：含空速管14,85 米，机身 12,39米

机高：4,44 米

翼展： 7,26 米

机翼面积：21 平方米

空重：5175 公斤

燃料重量：1876 公斤

正常起飞重量： 6620 公斤

最大起飞重量： 7230 公斤

最大飞行速度：1.3 马赫

最大爬升率：在海平面的 218 m/ s

飞行高度极限： 12200 米

最短起飞滑跑距离：460 米

起飞滑跑距离： 823 米

着陆距离： 1130 米

最短着陆距离： 825米

限制过载　:(g-极限) +9/-4 g

二、X-31 A设计目的和采用的技术。

X-31A无尾翼状态下降落

以MBB(后来的dasa戴勒姆-奔驰宇航公司和现在 EADS 欧洲航空防务与航天公司军用的航空器)的概念为基础研究超过失速的情况下借助矢量推力控制来实现超高度的机动性，初步达到40度的迎角降落，减小进场着陆时的速度从160减到90-100 KIAS。利用仿真研究进场着陆驾驶飞机迎角一直达到 70 度。参加初期试验的试飞员发现这是一种完全地新的机动操纵，像AOA（AOA Angles-Of-Arrival，终点角）360度翻滚和180度方向反转等方面。

由 X-31 A 飞机所组成的的飞行试验已经证明有能力使用矢量推力控制，去替换必须的一只方向舵和垂直尾翼的调节转变方向的稳定性功能。在多数试验中飞行员意见表明在操作品质上没有差别。实验展示最好安装矢量推力控制系统在低推力的设置和大推力加速。这些证明更高的标准在发动机和飞行控制系统交互协调方面，将必须用矢量控制来减小尾翼或无尾翼。这个实验帮助为将来的航空器，引进推力控制这样的一个新的设计标准。通过对发动机矢量控制去仿真全部垂直尾翼的偏向移动效果。在实验中去实现这个概念，X-31 A 无尾翼飞行测试进行实验表示无尾翼和减小-尾翼的典型战斗机是切实可行的。矢量推力控制和减小-尾部结构在开始设计是合成一体的，简化结构复杂性，减少雷达探测横截面，在潜在地价值上超过增加复杂性的有垂直尾翼构造。

美国和德国共享研究成果，分担技术研究项目和相关费用。方案成本大概四亿德国马克,由德国共摊在一亿德国马克的范围内。在2000 年开始在新的矢量试验方案中，五千三百万美元在美国和德国之间相等地分摊。德国研究开发了碳素纤维复合材料机翼、也负责数字电传飞行系统软件、专用飞机状态显示器，用来带矢量推力的超短距起飞着陆控制。

大气数据系统(FADS)装在飞机前端

在飞机设备方面，X-31安装许多现有的航空器已有的的零件和子系统。为实现带矢量推力的超短距起飞着陆控制和具有大迎角超高度机动能力，创新了许多先进技术。IBLS (Integritiy Beacon Landing System)信标着陆系统是具有极高的定位精度的全球定位装置着陆系统，该系统将GPS信号与地面新标合成提供达到1.5厘米的定位精确度，使达到厘米精度的GPS数据和惯性数据相一致。这些允许飞机以12度迎角和速度降至100节来完成着陆。大气数据系统(FADS) 是EADS和Nord-Micro发展的，通过飞机天线罩前端的空速管受到的空气压力来测定AOA状态下的速度、高度、温度和飞行姿态信息。FADS系统所有试验目标在飞行测试中都已达到，欧洲航空防务与航天公司（EADS）准备把这项技术应用到“欧洲战斗机”项目上，AOA状态下大多数标准大气数据系统在这种飞行状态下已不能正常工作。

三、X-31 A开发历史。

德国戴勒姆-奔驰宇航公司的MBB飞机的研究概念，是在矢量推力控制和高迎角可操纵上，研究工作在 70 年代中开始。当时在欧洲没有找到合伙人，波音（Rockwell International）在1983年宣布参加。可行性研究在1984年后期。在1986年5月为进一步的概要设计工作，美国- 德国达成谅解备忘录（MoU）。因为是美国在 X-plane方面第一个和其他国家合作发展的航空项目计划，样机由MBB改称为X-31 A。

在1988 年8月，二个原型机被投资建造，波音公司完成最后装配制造(加州) 。首次展示是在1990 年3月，第二架在1991年1月19日。而且第一个航空器在 1990 年10月 11 日作了它的首次飞行。

引导飞行的短翼（The vectoring paddles）是后来加上的，尝试失速测试在1991年秋天开始，在年终之前达到52度AoA 。在1992年，测试移到在爱德华空军基地（AFB Edwards AFB）的美国航空和宇宙航空局。包括被扩大范围达到70度AoA，对于翻滚和其他操纵在飞行状态完成测试。在1993 年，一系列的战术试验被引导对抗F-14和F/A-18等不同的战斗机。X-31A在这些试验中运行得很好。

在1995 年1月19 日，在控制失灵之后，一架原型坠毁。调查发现空速管被冰冻把错误的空气数据阅读给计算机，飞行员安全弹出。在1995年5月，剩余的唯一的X-31原型机被空运到德国戴勒姆-奔驰宇航公司（Dasa ），然后飞往布尔歇用于在巴黎航展期间演示。

美国X31A试验机正在维修

在这之后原型机被储存好几年，美国- 德国的的备忘录协议在1999年4月被签署，双方决定恢复X-31A的研究工作。瑞典希望在夏天期间来参加该计划，但是最终没有实现。双方决定在1999 底开始，波音在1999年12月得到了合同，之后德国戴勒姆-奔驰宇航公司（Dasa）的合同在2000年4月。双方开展的带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR）估价大约五千三百万美元。

校正和确认一个新的小型化直接的空气数据系统 (FADS) ，更确切的说是和雷达谐调有能力在 AoA 范围各处提供正确信息。这一个部分被欧洲航空防务与航天公司（EADS）设计制造，二个不同的版本将会被测试。

2000 年4月X-31 搭乘一架C -5 银河运输机从加州运到马里兰，然后准备做检验飞行，一些过去预定的目标在8月开始进行。结束后，第二架“首次飞行”在 2001 年2月26日开始。由试飞员使用“无需人脑思维的”的自动控制，在高度10000英尺400节的速度达到30度迎角，较多的功能测试和后继的校正飞行直到4月6日。

新的航空管制软件123A和新的全球定位装置着陆系统（完全信标着陆系统IBLS）和大气数据系统（FADS），最初的飞行测试阶段，在2002年5月17日开始由德国试验飞行员做一次功能检查飞行。

超过17个小时约24次飞行总数，在速度0。9马赫45度向上攻击仰角的高机动动作被德国和美国海军试验飞行员顺利成功完成。

欧洲航空防务与航天公司EADS在2002年10月测试空气数据系统FADS。在2002 年11月18日由美国试飞员对着5000英尺虚拟飞机跑道上空模拟进行试验第一次ESTOL方式着陆。更多的的 ESTOL着陆驾驶技术被隔天进行。最初仰角是12度和14度，24度在随后飞行中。目标要到达45度。下一个阶段 (III相位)ESTOL着陆驾驶技术将会是降落到真正的跑道上，这些预定最早在2003年进行。加速度和超过70度的攻击仰角测试将会是直到2003底。

三、X-31 A的最新进展和发展前景。

美国《航宇日报》2003年4月24日消息，4月22日X-31A试验机在帕塔克森特河海军航空站成功完成世界上首次完全由计算机控制的短距起飞和着陆(ESTOL)机动，该机的试飞计划也随之进入尾声。

在ESTOL着陆过程中，飞机机头朝上，以低速、大迎角(AOA)进近。随后在离跑道2英尺高度完成了高精度、计算机控制的反旋机动(derotation maneuver)，然后安全着陆。X-31A采用推力矢量实现ESTOL着陆时大AOA状态的控制。海军估计ESTOL技术将降低着陆能量消耗38%，从而减少飞机和航母拦阻减速装置的磨损。

4月22日进行的着陆试飞标志着VECTOR(带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究)项目达到高潮，该项目是美国海军、波音鬼怪工程队、EADS和德国联合开展的为期3年的研究计划。项目将在4月29日结束，如果天气条件合适，飞机在这段时间内还会做7至8次飞行。

X-31A正在小迎角着陆

当飞行员进行ESTOL着陆时，X-31进入一个接合处相位之内去，收受修正飞行姿态数据信息，例如空气数据系统及其他的新导航系统等等。然后发展为软件自动引导着陆状态。在4月22日的着陆试飞中飞机以12°AOA着陆，计划在剩下的试飞中能达到24°AOA。

为确保着陆中的低高度反旋机动成功，X-31A使用了完全信标着陆系统(IBLS)，该系统将GPS信号与地面新标合成提供达到1.5厘米的定位精确度。

X-31A试验大迎角着陆

但目前为止，无尾翼设计还仅限于飞行试验上，因为一种综合性能高的战斗机，其考虑是多方面的，简化结构复杂性，减少雷达探测横截面这些特点只是考虑的一部分。高端战斗机机追求超高机动性，多采用双垂尾。而且实现无尾翼必须依赖矢量控制发动机和先进的飞行控制系统等，其成本仍属高成本之列，低端战斗机无法全面应用。从实际来看，在研究带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR）实施中，所研究开发的新技术、新材料等将转移到其他战斗机、无人驾驶飞机研究工作上。

文章录入：admin 责任编辑：《环球展望》

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作者：《武器空间》文章来源：本站原创点击数：更新时间：2004-7-1 【字体：小大】

原型机被称为X-31 A 带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR），是美国海军、波音公司（Boeing）、欧洲航空防务与航天公司（EADS）和德国联合开展的的研究计划。原型机被称为X-31 A，是美国在 X-plane方面第一个和其他国家合作发展的航空项目计划。该项目最新进展非常成功，2003年4月22日X-31A试验机在帕塔克森特河海军航空站成功完成世界上首次完全由计算机控制的短距起飞和着陆(ESTOL)机动。一、X-31 A性能参数。全部人员： 1 发动机： 1 x普拉特·惠特尼公司 F404- GE-400 涡扇发动机最大推力：1 x 71,17 kN 机长：含空速管14,85 米，机身 12,39米机高：4,44 米翼展： 7,26 米机翼面积：21 平方米空重：5175 公斤燃料重量：1876 公斤正常起飞重量： 6620 公斤最大起飞重量： 7230 公斤最大飞行速度：1.3 马赫最大爬升率：在海平面的 218 m/ s 飞行高度极限： 12200 米最短起飞滑跑距离：460 米起飞滑跑距离： 823 米着陆距离： 1130 米最短着陆距离： 825米限制过载　:(g-极限) +9/-4 g 二、X-31 A设计目的和采用的技术。 X-31A无尾翼状态下降落以MBB(后来的dasa戴勒姆-奔驰宇航公司和现在 EADS 欧洲航空防务与航天公司军用的航空器)的概念为基础研究超过失速的情况下借助矢量推力控制来实现超高度的机动性，初步达到40度的迎角降落，减小进场着陆时的速度从160减到90-100 KIAS。利用仿真研究进场着陆驾驶飞机迎角一直达到 70 度。参加初期试验的试飞员发现这是一种完全地新的机动操纵，像AOA（AOA Angles-Of-Arrival，终点角）360度翻滚和180度方向反转等方面。由 X-31 A 飞机所组成的的飞行试验已经证明有能力使用矢量推力控制，去替换必须的一只方向舵和垂直尾翼的调节转变方向的稳定性功能。在多数试验中飞行员意见表明在操作品质上没有差别。实验展示最好安装矢量推力控制系统在低推力的设置和大推力加速。这些证明更高的标准在发动机和飞行控制系统交互协调方面，将必须用矢量控制来减小尾翼或无尾翼。这个实验帮助为将来的航空器，引进推力控制这样的一个新的设计标准。通过对发动机矢量控制去仿真全部垂直尾翼的偏向移动效果。在实验中去实现这个概念，X-31 A 无尾翼飞行测试进行实验表示无尾翼和减小-尾翼的典型战斗机是切实可行的。矢量推力控制和减小-尾部结构在开始设计是合成一体的，简化结构复杂性，减少雷达探测横截面，在潜在地价值上超过增加复杂性的有垂直尾翼构造。美国和德国共享研究成果，分担技术研究项目和相关费用。方案成本大概四亿德国马克,由德国共摊在一亿德国马克的范围内。在2000 年开始在新的矢量试验方案中，五千三百万美元在美国和德国之间相等地分摊。德国研究开发了碳素纤维复合材料机翼、也负责数字电传飞行系统软件、专用飞机状态显示器，用来带矢量推力的超短距起飞着陆控制。大气数据系统(FADS)装在飞机前端在飞机设备方面，X-31安装许多现有的航空器已有的的零件和子系统。为实现带矢量推力的超短距起飞着陆控制和具有大迎角超高度机动能力，创新了许多先进技术。IBLS (Integritiy Beacon Landing System)信标着陆系统是具有极高的定位精度的全球定位装置着陆系统，该系统将GPS信号与地面新标合成提供达到1.5厘米的定位精确度，使达到厘米精度的GPS数据和惯性数据相一致。这些允许飞机以12度迎角和速度降至100节来完成着陆。大气数据系统(FADS) 是EADS和Nord-Micro发展的，通过飞机天线罩前端的空速管受到的空气压力来测定AOA状态下的速度、高度、温度和飞行姿态信息。FADS系统所有试验目标在飞行测试中都已达到，欧洲航空防务与航天公司（EADS）准备把这项技术应用到“欧洲战斗机”项目上，AOA状态下大多数标准大气数据系统在这种飞行状态下已不能正常工作。三、X-31 A开发历史。德国戴勒姆-奔驰宇航公司的MBB飞机的研究概念，是在矢量推力控制和高迎角可操纵上，研究工作在 70 年代中开始。当时在欧洲没有找到合伙人，波音（Rockwell International）在1983年宣布参加。可行性研究在1984年后期。在1986年5月为进一步的概要设计工作，美国- 德国达成谅解备忘录（MoU）。因为是美国在 X-plane方面第一个和其他国家合作发展的航空项目计划，样机由MBB改称为X-31 A。在1988 年8月，二个原型机被投资建造，波音公司完成最后装配制造(加州) 。首次展示是在1990 年3月，第二架在1991年1月19日。而且第一个航空器在 1990 年10月 11 日作了它的首次飞行。引导飞行的短翼（The vectoring paddles）是后来加上的，尝试失速测试在1991年秋天开始，在年终之前达到52度AoA 。在1992年，测试移到在爱德华空军基地（AFB Edwards AFB）的美国航空和宇宙航空局。包括被扩大范围达到70度AoA，对于翻滚和其他操纵在飞行状态完成测试。在1993 年，一系列的战术试验被引导对抗F-14和F/A-18等不同的战斗机。X-31A在这些试验中运行得很好。在1995 年1月19 日，在控制失灵之后，一架原型坠毁。调查发现空速管被冰冻把错误的空气数据阅读给计算机，飞行员安全弹出。在1995年5月，剩余的唯一的X-31原型机被空运到德国戴勒姆-奔驰宇航公司（Dasa ），然后飞往布尔歇用于在巴黎航展期间演示。美国X31A试验机正在维修在这之后原型机被储存好几年，美国- 德国的的备忘录协议在1999年4月被签署，双方决定恢复X-31A的研究工作。瑞典希望在夏天期间来参加该计划，但是最终没有实现。双方决定在1999 底开始，波音在1999年12月得到了合同，之后德国戴勒姆-奔驰宇航公司（Dasa）的合同在2000年4月。双方开展的带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR）估价大约五千三百万美元。校正和确认一个新的小型化直接的空气数据系统 (FADS) ，更确切的说是和雷达谐调有能力在 AoA 范围各处提供正确信息。这一个部分被欧洲航空防务与航天公司（EADS）设计制造，二个不同的版本将会被测试。 2000 年4月X-31 搭乘一架C -5 银河运输机从加州运到马里兰，然后准备做检验飞行，一些过去预定的目标在8月开始进行。结束后，第二架“首次飞行”在 2001 年2月26日开始。由试飞员使用“无需人脑思维的”的自动控制，在高度10000英尺400节的速度达到30度迎角，较多的功能测试和后继的校正飞行直到4月6日。新的航空管制软件123A和新的全球定位装置着陆系统（完全信标着陆系统IBLS）和大气数据系统（FADS），最初的飞行测试阶段，在2002年5月17日开始由德国试验飞行员做一次功能检查飞行。超过17个小时约24次飞行总数，在速度0。9马赫45度向上攻击仰角的高机动动作被德国和美国海军试验飞行员顺利成功完成。欧洲航空防务与航天公司EADS在2002年10月测试空气数据系统FADS。在2002 年11月18日由美国试飞员对着5000英尺虚拟飞机跑道上空模拟进行试验第一次ESTOL方式着陆。更多的的 ESTOL着陆驾驶技术被隔天进行。最初仰角是12度和14度，24度在随后飞行中。目标要到达45度。下一个阶段 (III相位)ESTOL着陆驾驶技术将会是降落到真正的跑道上，这些预定最早在2003年进行。加速度和超过70度的攻击仰角测试将会是直到2003底。三、X-31 A的最新进展和发展前景。美国《航宇日报》2003年4月24日消息，4月22日X-31A试验机在帕塔克森特河海军航空站成功完成世界上首次完全由计算机控制的短距起飞和着陆(ESTOL)机动，该机的试飞计划也随之进入尾声。在ESTOL着陆过程中，飞机机头朝上，以低速、大迎角(AOA)进近。随后在离跑道2英尺高度完成了高精度、计算机控制的反旋机动(derotation maneuver)，然后安全着陆。X-31A采用推力矢量实现ESTOL着陆时大AOA状态的控制。海军估计ESTOL技术将降低着陆能量消耗38%，从而减少飞机和航母拦阻减速装置的磨损。 4月22日进行的着陆试飞标志着VECTOR(带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究)项目达到高潮，该项目是美国海军、波音鬼怪工程队、EADS和德国联合开展的为期3年的研究计划。项目将在4月29日结束，如果天气条件合适，飞机在这段时间内还会做7至8次飞行。 X-31A正在小迎角着陆当飞行员进行ESTOL着陆时，X-31进入一个接合处相位之内去，收受修正飞行姿态数据信息，例如空气数据系统及其他的新导航系统等等。然后发展为软件自动引导着陆状态。在4月22日的着陆试飞中飞机以12°AOA着陆，计划在剩下的试飞中能达到24°AOA。为确保着陆中的低高度反旋机动成功，X-31A使用了完全信标着陆系统(IBLS)，该系统将GPS信号与地面新标合成提供达到1.5厘米的定位精确度。 X-31A试验大迎角着陆但目前为止，无尾翼设计还仅限于飞行试验上，因为一种综合性能高的战斗机，其考虑是多方面的，简化结构复杂性，减少雷达探测横截面这些特点只是考虑的一部分。高端战斗机机追求超高机动性，多采用双垂尾。而且实现无尾翼必须依赖矢量控制发动机和先进的飞行控制系统等，其成本仍属高成本之列，低端战斗机无法全面应用。从实际来看，在研究带矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾作战研究项目（VECTOR）实施中，所研究开发的新技术、新材料等将转移到其他战斗机、无人驾驶飞机研究工作上。
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