在軍事航空領(lǐng)域，任何關(guān)于下一代戰(zhàn)斗機(jī)的風(fēng)吹草動(dòng)都足以引動(dòng)全球的目光。當(dāng)J-36戰(zhàn)機(jī)于2024年12月26日在成都完成首飛時(shí)，公眾的討論達(dá)到了一個(gè)新的熱度。然而，一份悄然公開(kāi)的學(xué)術(shù)論文，或許更能揭示我國(guó)在下一代艦載機(jī)研發(fā)上所達(dá)到的真實(shí)深度和前瞻性布局。

早在J-36戰(zhàn)機(jī)曝光前，題為《基于直接力的飛翼布局艦載機(jī)精確著艦控制》的論文已悄然通過(guò)《航空學(xué)報(bào)》審核。這篇由南京航空航天大學(xué)和成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所共同完成的論文，系統(tǒng)公開(kāi)了我國(guó)在下一代艦載機(jī)核心領(lǐng)域——無(wú)尾飛翼布局精確著艦控制上的突破性進(jìn)展。

由南京航空航天大學(xué)的鄒雨春等學(xué)者撰寫(xiě)，其收稿日期為2024年10月21日，網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期定于2025年3月7日 。這意味著，早在任何原型機(jī)傳聞浮出水面之前，其背后最關(guān)鍵、最艱難的核心技術(shù)之一——飛翼布局飛行器在航母上的精確著艦——就已經(jīng)完成了系統(tǒng)性的理論構(gòu)建和仿真驗(yàn)證。相較于仍在高度保密階段的美國(guó)第六代戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目，這篇論文以一種嚴(yán)謹(jǐn)而開(kāi)放的姿態(tài)，展示了中國(guó)科研人員正在攻克的、世界級(jí)的技術(shù)難題。

飛翼布局飛行器因其翼身融合的光滑外形，在隱身性能和氣動(dòng)效率上擁有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，這使其成為下一代戰(zhàn)機(jī)的理想構(gòu)型 。然而，當(dāng)這種“優(yōu)勢(shì)”與航母著艦這一“高風(fēng)險(xiǎn)”科目結(jié)合時(shí)，便會(huì)催生出巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。該論文開(kāi)宗明義地指出了三大難題：

1. 高度非線性與耦合：飛翼布局取消了傳統(tǒng)的垂直尾翼和水平尾翼，其飛行控制完全依賴機(jī)翼上一系列緊密布置的復(fù)雜舵面 。這些舵面一動(dòng)，往往牽一發(fā)而動(dòng)全身，產(chǎn)生多軸向的耦合力矩，控制極為復(fù)雜 。
2. 艦尾流強(qiáng)干擾：航母甲板上空的“艦尾流”是所有艦載機(jī)的噩夢(mèng)，它是一團(tuán)混亂、不可預(yù)測(cè)的湍流 。對(duì)于本身姿態(tài)控制就異常敏感的飛翼飛機(jī)而言，這種干擾足以致命。
3. 航跡與姿態(tài)的矛盾：傳統(tǒng)著艦?zāi)Ｊ街?，飛行員需要通過(guò)調(diào)整飛機(jī)俯仰姿態(tài)來(lái)改變升力，進(jìn)而修正下滑航跡 。但對(duì)于飛翼布局而言，頻繁調(diào)整姿態(tài)會(huì)嚴(yán)重破壞隱身和氣動(dòng)穩(wěn)定性。

如何讓一架沒(méi)有“尾巴”的飛機(jī)，在搖晃的甲板上，頂著混亂的氣流，像一枚繡花針一樣精準(zhǔn)地扎入阻攔索，這便是該論文試圖解答的核心命題。

論文提出的解決方案，類似于美軍F/A-18E/F的“魔毯”（Magic Carpet）著艦技術(shù)，但又針對(duì)飛翼布局的獨(dú)特難題進(jìn)行了深度創(chuàng)新 。其核心思想是“解耦”——將飛行航跡控制與飛機(jī)姿態(tài)保持徹底分開(kāi)，讓飛行員或飛控系統(tǒng)能夠“指哪打哪”，直接控制飛機(jī)上下平移，而無(wú)需改變機(jī)頭指向 。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套精密的控制架構(gòu)：

1. 引入直接力控制（Direct Force Control）：論文明確提出，將俯仰襟翼（PF）、外側(cè)前緣襟翼（OLEF）與發(fā)動(dòng)機(jī)的俯仰推力矢量（Thrust Vectoring）相結(jié)合，作為“直接力操縱面” 。當(dāng)需要快速修正下滑高度時(shí)，這些舵面協(xié)同動(dòng)作，直接產(chǎn)生一個(gè)向上的或向下的力，從而實(shí)現(xiàn)軌跡的垂直平移，而飛機(jī)的主體姿態(tài)（迎角）可以保持基本不變 。
2. 增量非線性動(dòng)態(tài)逆（INDI）控制框架：傳統(tǒng)的飛控設(shè)計(jì)極度依賴精確的飛機(jī)氣動(dòng)模型 。但對(duì)于仍在研發(fā)、氣動(dòng)特性尚在探索中的新機(jī)型，模型永遠(yuǎn)不可能完美。INDI方法的高明之處在于，它將控制指令寫(xiě)成“增量”形式，更多地依賴于上一時(shí)刻飛機(jī)的實(shí)際飛行狀態(tài)（通過(guò)傳感器測(cè)量），而非理論模型 。這大大增強(qiáng)了控制系統(tǒng)對(duì)模型不確定性和外部干擾的魯棒性，好比一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的老手，能根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整，而不是死板地照本宣科。
3. 固定時(shí)間干擾觀測(cè)器（FTDO）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)解耦：這是整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)的點(diǎn)睛之筆。直接力舵面在產(chǎn)生升力的同時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生多余的俯仰力矩，干擾飛機(jī)的姿態(tài)穩(wěn)定；反之，用于穩(wěn)定姿態(tài)的舵面也會(huì)對(duì)升力產(chǎn)生影響 。傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)完美的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。論文引入了FTDO，將這種內(nèi)部的耦合干擾視為一種“外部擾動(dòng)”，并設(shè)計(jì)觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行快速、精準(zhǔn)地估計(jì)和補(bǔ)償 。這相當(dāng)于為航跡和姿態(tài)兩個(gè)控制回路各配備了一個(gè)“清道夫”，實(shí)時(shí)清除對(duì)方造成的“垃圾”，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)回路的真正獨(dú)立運(yùn)行。

論文通過(guò)大量的仿真驗(yàn)證表明，其設(shè)計(jì)的控制律效果顯著。在模擬的艦尾流干擾下，采用該技術(shù)的飛翼飛機(jī)著艦時(shí)，最后階段的高度跟蹤誤差小于0.02米，散布精度遠(yuǎn)高于常規(guī)控制方式 。更重要的是，即使飛機(jī)從偏離理想航線的位置（非標(biāo)稱進(jìn)場(chǎng)）開(kāi)始著艦，該系統(tǒng)也能快速、平穩(wěn)地捕獲下滑道，展現(xiàn)了極高的適應(yīng)性和可靠性 。

當(dāng)美國(guó)仍在為六代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)焦頭爛額時(shí)，中國(guó)工程師已攻克飛翼艦載機(jī)著艦難題。從成都首飛的J36到論文的研究，一條清晰的六代艦載機(jī)發(fā)展路線圖正浮出水面。論文中那句“為飛翼布局艦載機(jī)上艦提供研究基礎(chǔ)”，或許在不久的將來(lái)，就會(huì)化作劈開(kāi)太平洋浪濤的飛翼身影。