段卓毅，王偉，耿建中，何大全，馬坤

航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，西安 710089

航母艦隊(duì)可有效地執(zhí)行以遠(yuǎn)距離奪取局部海域制空權(quán)、制海權(quán)為目標(biāo)的對地/海打擊、反潛作戰(zhàn)、遠(yuǎn)程預(yù)警、作戰(zhàn)指揮等任務(wù)[1-4]，是衡量國家綜合實(shí)力的象征。艦載機(jī)可以在以航母為中心的1 000 海里(1海里=1.852 km)范圍內(nèi)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，具有更好的使用靈活性和更強(qiáng)的對海/對空協(xié)同作戰(zhàn)能力，是航母艦隊(duì)執(zhí)行空中打擊、指揮、預(yù)警等任務(wù)的主體之一。中型航空母艦上的甲板總長僅300 m左右，起落段為100～200 m,只有路基跑道的1/10[5]，盡可能地降低觸艦速度及觸艦載荷是艦載機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在低速狀態(tài)下，艦載機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性和飛行品質(zhì)等將受到顯著地削弱，迫切需要引入進(jìn)場著艦精確軌跡控制技術(shù)，以減輕飛行員操縱負(fù)擔(dān)，提高著艦成功率。

1911年1月18日，美國飛行員Eugene Ely駕駛一架螺旋槳飛機(jī)在“賓夕法尼亞”號巡洋艦上完成了人類歷史上的首次著艦[6]。最初裝備在航母上的艦載機(jī)是螺旋槳飛機(jī)，由于它的質(zhì)量輕、體積小、飛行速度很低，在航母上降落時(shí)飛行員有足夠的反應(yīng)時(shí)間，故最早期的艦載機(jī)采用陸基飛機(jī)相同的著陸方式，輔以早期的阻攔裝置制動就可以滿足著艦要求[7]。從20世紀(jì)初到第二次世界大戰(zhàn)期間，艦載機(jī)著艦引導(dǎo)工作是由站在飛行甲板末端左側(cè)的著艦信號官(Landing Signal Officer，LSO)通過手持旗板打信號來指揮艦載機(jī)進(jìn)艦與著艦[8-10]。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著航空科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，艦載機(jī)翼載荷逐漸增大，其著艦時(shí)的飛行速度也越來越高，“示牌進(jìn)場”方式引導(dǎo)著艦的有效性已經(jīng)大大下降。1952年英國首先提出在航母上使用斜角甲板的設(shè)計(jì)思想[1]，實(shí)現(xiàn)了起飛和著艦的同時(shí)作業(yè)，增加了著艦區(qū)的縱向距離，擴(kuò)大了著艦范圍，同時(shí)也使艦載機(jī)具備了逃逸復(fù)飛能力，大大提高了艦載機(jī)的出動率及生存率。此時(shí)，在艦載機(jī)進(jìn)艦過程中，開始采用了等角下滑著艦技術(shù)[11]。為了更好地實(shí)現(xiàn)等角下滑，進(jìn)場動力補(bǔ)償技術(shù)被引入到艦載機(jī)著艦控制中，以減輕飛行員操縱負(fù)擔(dān)[12]。同時(shí)期，光學(xué)助降系統(tǒng)也逐漸被使用到航母上，確保艦載機(jī)沿著基準(zhǔn)引導(dǎo)光束下滑著艦，進(jìn)而指引等角下滑[13]。在20世紀(jì)70年代，美國海軍開發(fā)了以自動著艦為主的全天候著艦引導(dǎo)系統(tǒng)(All Whether Carrier Landing System, AWCLS)，為艦載機(jī)的精確進(jìn)場著艦軌跡控制提供了有力保障[14-17]。AWCLS有3種工作模態(tài)：全自動模態(tài)、聯(lián)合半自動模態(tài)和艦面控制進(jìn)場模態(tài)。

本文總結(jié)分析了艦載機(jī)人工著艦控制技術(shù)的發(fā)展歷程，首先，對進(jìn)場著艦精確軌跡控制的應(yīng)用需求進(jìn)行討論，指出其必要性和直觀的有益效果；隨后，討論了艦載機(jī)進(jìn)場著艦精確軌跡控制的演變過程、發(fā)展趨勢及涉及的關(guān)鍵技術(shù)；最后，討論了艦載機(jī)進(jìn)場著艦精確軌跡控制對飛機(jī)設(shè)計(jì)和減輕駕駛員負(fù)擔(dān)的有益效果。

1 艦載機(jī)進(jìn)場著艦概況及精確軌跡控制應(yīng)用需求

1.1 艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡

天氣狀況良好，航空母艦周圍沒有云，且能見度超過5 km以上時(shí)，飛行員運(yùn)用目視方式進(jìn)場及人工著艦。采用目視方式進(jìn)行著艦的著艦機(jī)在航空母艦上空按長方形航線進(jìn)行左回旋飛行，如圖1[11]所示，此時(shí)的航空母艦位于長方形右邊線的中心PL1。

類似地，將上邊線中心命名為PL2，左邊線中心命名為PL3，下邊線中心命名為PL4。如果需要保持著艦待命狀態(tài)，在不降低高度的情況下按這一長方形航線進(jìn)行回旋飛行，每通過一次航空母艦上空PL1時(shí)與進(jìn)場操作員取得聯(lián)系，確認(rèn)是否下達(dá)了著艦許可指示。

一旦下達(dá)了著艦許可，艦載機(jī)通過PL4點(diǎn)后，向航空母艦前進(jìn)方向飛行，進(jìn)入著艦航線，此時(shí)的飛行高度約為240 m，飛行速度在154～180 m/s 之間，如圖2[11]所示，圖中V為飛行速度，H為飛行高度，IC為著艦區(qū)中心線，IM為中心線延長線，AR為著艦區(qū)邊界到著艦區(qū)中心線的距離，F(xiàn)LOCS為下滑道。過航空母艦上空或右舷時(shí)放下尾鉤，發(fā)動機(jī)油門采用85%～89%軍用推力繼續(xù)沿直線飛行一段距離后，打開減速板，表示要著艦。高度下降到180 m時(shí)作180°左轉(zhuǎn)彎后，逆著航空母艦前進(jìn)方向沿左舷作水平飛行。在這段飛行中，飛行員檢查飛機(jī)重量，要確認(rèn)飛機(jī)重量小于最大著艦重量，飛機(jī)在航空母艦側(cè)旁上空飛行約 1 852 m后再次作180°轉(zhuǎn)彎，飛抵著艦區(qū)中心線延長線的后方，進(jìn)入下滑道，飛機(jī)的飛行高度為116 m，飛行速度為64～66.7 m/s，離艦約1 389 m，著艦指揮官操作菲涅耳透鏡光學(xué)著艦系統(tǒng)的信號切換燈亮，使飛行員確認(rèn)飛機(jī)進(jìn)入下滑道，于是飛機(jī)便可遵循該系統(tǒng)的引導(dǎo)沿下滑道著艦，此時(shí)飛機(jī)將保持一定速度以及一定迎角飛行。

圖1 艦載機(jī)目視進(jìn)場示意圖[11]Fig.1 Sketch of visual approach for carrier-based aircraft landing[11]

圖2 艦載機(jī)目視著艦航線[11]Fig.2 Flight path of carrier-based aircraft visual landing[11]

1.2 艦載機(jī)進(jìn)場著艦精確軌跡控制應(yīng)用需求

艦載機(jī)在航空母艦上的著艦經(jīng)常被形容成在針尖上跳舞或者是受控制的高速墜落，其降落程序和一般降落陸基機(jī)場著陸完全不同；降落在陸基機(jī)場是以拉飄的形式慢速降落，可是降落在航母甲板上卻是在海上晃動的環(huán)境下，以高速度降落在橫向只有幾十公尺寬，縱向僅有4道攔阻鉤的著艦區(qū)，著艦困難度非常高、著艦過程中飛行員操縱工作量特別大。例如，操縱F/A-18“超級大黃蜂”的飛行員，在實(shí)施“著艦”的最后18 s內(nèi)，需要對航線、迎角和速度進(jìn)行數(shù)十次微小的調(diào)整，以確保戰(zhàn)機(jī)尾鉤能準(zhǔn)確鉤住攔阻索，工作量大、難度高、風(fēng)險(xiǎn)高。使得許多海軍戰(zhàn)機(jī)在完成令人疲勞的作戰(zhàn)任務(wù)后，還要打起精神完成如此困難的著艦，經(jīng)常就會發(fā)生事故。

美國海軍研究表明，在著艦訓(xùn)練費(fèi)用方面，現(xiàn)階段美國海軍每年的艦載機(jī)著艦訓(xùn)練費(fèi)用超過10億美元[16]，并且浪費(fèi)了許多飛行時(shí)間及艦載機(jī)寶貴且有限的壽命。因此如何使艦載機(jī)著艦更為容易，一直都是擁有航母的國家海軍在思考的主要問題之一。

通過對艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡進(jìn)行精確控制，可以降低著艦難度，并使飛行員的著艦安全更有保障，把寶貴的訓(xùn)練時(shí)間更多地用在學(xué)習(xí)戰(zhàn)斗技能上；減小機(jī)體結(jié)構(gòu)所受到的沖擊載荷，增加艦載飛機(jī)的使用壽命，增加可用戰(zhàn)機(jī)數(shù)量并降低了維修費(fèi)用；大大減少著艦脫鉤數(shù)量，使戰(zhàn)機(jī)空中加油次數(shù)降低，降低對艦上空中加油機(jī)的數(shù)量需求；無需為戰(zhàn)機(jī)降落創(chuàng)造條件而過多犧牲航母的機(jī)動性，并且可以縮減運(yùn)營成本等等。

可見，無論是從降低著艦風(fēng)險(xiǎn)、減少著艦訓(xùn)練花費(fèi)，還是保證航母機(jī)動性等方面；對艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡進(jìn)行精確控制，都將取得非常直觀的收益。

2 艦載機(jī)進(jìn)場著艦引導(dǎo)與控制系統(tǒng)

2.1 著艦引導(dǎo)技術(shù)

艦載機(jī)著艦系統(tǒng)從最初的人工著艦方式，先后發(fā)展了鏡面光學(xué)助降系統(tǒng)(Mirror Optical Landing System, MOLS)、菲涅爾透鏡光學(xué)助降系統(tǒng)(Fresnel Lens Optical Landing System, FLOLS)、全天候電子助降系統(tǒng)(雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng))和導(dǎo)航衛(wèi)星助降系統(tǒng)；從早期的著艦信號官(圖3)發(fā)展到現(xiàn)代的著艦信號官(圖4)，引入了菲涅爾光學(xué)助降裝置(圖5[13])和精密跟蹤測量雷達(dá)(圖6[6])，有效地改進(jìn)了著艦引導(dǎo)精度。美國海軍一直在開展航母機(jī)艦適配性試驗(yàn)，并開發(fā)未來著艦系統(tǒng)，包括改進(jìn)菲涅爾透鏡著陸系統(tǒng)(Improved Fresnel Lens Optical Landing System, IFLOLS)、遠(yuǎn)距離布陣系統(tǒng)(Long-Range Lineup System，LRLS)和“艾科爾斯”改進(jìn)型光學(xué)助降系統(tǒng)(Improved Carrier Optical Landing System, ICOLS)等[6]。

圖3 早期著艦信號官Fig.3 Early landing signal officer

圖4 現(xiàn)代著艦信號官Fig.4 Modern landing signal officer

圖5 菲涅爾光學(xué)助降裝置[13]Fig.5 Fresnel lens optical landing system[13]

圖6 艦載精密跟蹤測量雷達(dá)[6]Fig.6 Shipboard precise tracking and measuring radar[6]

早期人工著艦主要依賴于經(jīng)過嚴(yán)格著艦訓(xùn)練的飛行員在著艦信號官的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)著艦，事故率比陸基飛機(jī)約高3～6倍，而著艦失敗率又占總失誤率的85%，其中黑夜又比白天大2倍；而現(xiàn)代作戰(zhàn)多在夜間行動，時(shí)段限制和不利氣象往往是作戰(zhàn)的最佳時(shí)機(jī)。

2.2 等角下滑著艦軌跡控制及動力補(bǔ)償技術(shù)

1) 等角下滑著艦軌跡控制技術(shù)

隨著艦載機(jī)著艦速度的增加，為了提高其出動率和生存率，等角下滑著艦技術(shù)被引入到艦載機(jī)著艦過程中[7]。所謂等角下滑技術(shù)，是指在艦載機(jī)截獲合適的下滑道后，一直保持下滑航跡角不變，同時(shí)保持俯仰角、速度和下沉率不變，直至艦載機(jī)與甲板嚙合為止，實(shí)現(xiàn)撞擊式著艦，如圖7[16]所示。

圖7 等角下滑著艦[16]Fig.7 Equiangular glide carrier landing[16]

為了更好地實(shí)現(xiàn)等角下滑，在天氣條件較好時(shí)，艦載機(jī)飛行員可以根據(jù)菲涅爾鏡提供的引導(dǎo)信息及時(shí)修正航跡高度實(shí)現(xiàn)安全著艦；在天氣條件較差時(shí)，根據(jù)著艦信號官的通信指揮，保證艦載機(jī)始終在合理的下滑道上。

另外，艦載機(jī)在著艦時(shí)必須以較大的迎角飛行，以確保飛機(jī)保持合適的下沉率及下滑角。但是如果飛機(jī)迎角超過了最大升阻比點(diǎn)所對應(yīng)的臨界迎角，則飛機(jī)將進(jìn)入速度不穩(wěn)定區(qū)，使得保持飛行軌跡變得十分困難。為了保證飛機(jī)的著艦姿態(tài)，此時(shí)飛行員將同時(shí)操縱飛機(jī)駕駛桿及油門桿，輔助以方向舵的配合對準(zhǔn)跑道，使得飛行員在進(jìn)場著艦時(shí)工作負(fù)擔(dān)較大，對著艦準(zhǔn)確及著艦安全存在較大隱患。

2) 通過進(jìn)場動力補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)等角下滑控制

從20世紀(jì)60年代初開始，為了減輕飛行員操縱負(fù)擔(dān)，更好地實(shí)現(xiàn)等角下滑，美國海軍在自動著艦系統(tǒng)中開始引入進(jìn)場動力補(bǔ)償系統(tǒng)(Approach Power Compensator System, APCS)，如圖8[18]所示，對發(fā)動機(jī)推力進(jìn)行控制，以保持飛機(jī)低速穩(wěn)定性，提高航跡控制精度，更好地保證艦載機(jī)等角下滑著艦控制過程[18-20]。使用等角下滑技術(shù)的好處在于艦載機(jī)在和航母甲板嚙合前最關(guān)鍵的20 s內(nèi)，通過安裝在艦載機(jī)上的APCS來自動調(diào)節(jié)，以調(diào)整艦載機(jī)的俯仰角、空速、迎角和軌跡角，改善甚至消除艦載機(jī)的速度不穩(wěn)定現(xiàn)象，較好地提高下滑航跡精度。

進(jìn)場動力補(bǔ)償系統(tǒng)主要用來自動調(diào)節(jié)艦載機(jī)進(jìn)場時(shí)的速度和高度，它的功能是通過自動調(diào)節(jié)油門，來控制飛機(jī)進(jìn)場速度以保持其恒定值，它已經(jīng)成為航母/艦載機(jī)系統(tǒng)成敗的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前的進(jìn)場動力補(bǔ)償系統(tǒng)已發(fā)展到通過控制油門來保持艦載機(jī)著艦過程中迎角恒定。在動力補(bǔ)償系統(tǒng)的幫助下，飛行員只需專注于保持現(xiàn)有的飛行狀態(tài)，同時(shí)修正由于風(fēng)和航母運(yùn)動等擾動造成的航跡偏差，最終在預(yù)定的著艦嚙合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)安全著艦。等角下滑著艦方式有利于減輕飛行員的負(fù)擔(dān)，減小進(jìn)艦與著艦過程中的人為誤差，被認(rèn)為是著艦技術(shù)的一次革命性進(jìn)步，自出現(xiàn)之后一直使用至今天[21-24]。

圖8 進(jìn)場動力補(bǔ)償系統(tǒng)[18]Fig.8 Approach power compensator system[18]

進(jìn)場動力補(bǔ)償?shù)哪康氖且环矫鎸?shí)現(xiàn)速度的穩(wěn)定，另一方面實(shí)現(xiàn)軌跡的跟蹤控制。從控制原理上可分為基于速度恒定的自動油門控制和基于迎角恒定的自動油門控制兩種設(shè)計(jì)方案。基于速度恒定的自動油門控制以飛機(jī)速度為主反饋，自動動力補(bǔ)償算法采用“比例+積分”的形式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制，同時(shí)引入縱向過載nx、迎角α、法向過載ny及俯仰角θ等信息，保證速度調(diào)節(jié)過程平滑、穩(wěn)定，如圖9[25]所示(圖中K1、K2、K3表示控制增益，ΔV為速度誤差)。

基于速度恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償，由于速度反饋軌跡跟蹤響應(yīng)時(shí)間比較長，對于縱桿指令迎角的飛機(jī)，速度恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償控制不能精確跟蹤俯仰姿態(tài)角軌跡(存在跟蹤靜差)；對于縱桿指令俯仰角速率的飛機(jī)，該種自動油門控制方式會取得很好的軌跡跟蹤性能[11]。

圖9 基于速度恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償[25]Fig.9 Approach power compensator system based on velocity constant control method[25]

基于迎角恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償以飛機(jī)迎角為主反饋，補(bǔ)償算法同樣采用“比例+積分”的形式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制，同時(shí)引入縱向過載、法向過載、平尾作動量δz及俯仰角等信息，使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)響應(yīng)過程，如圖10[25]所示(圖中Δα為迎角誤差)。由于艦載機(jī)的鉤眼距是一個(gè)定值，如果能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制迎角，只要飛行員操縱飛機(jī)進(jìn)入理想下滑線后啟動自動油門控制，可顯著提高著艦的成功率。

圖10 基于迎角恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償[25]Fig.10 Approach power compensator system based on angle of attack constant control method[25]

采用動力補(bǔ)償技術(shù)后，航跡角Δγ對俯仰姿態(tài)角Δθ的響應(yīng)跟蹤特性顯著改善，如圖11[23]所示(圖中t為時(shí)間)。其中曲線1為無動力補(bǔ)償，可以看出Δγ不能有效跟蹤Δθ；曲線2為保持速度恒定的動力補(bǔ)償，響應(yīng)時(shí)間較長且有跟蹤靜差；曲線3為保持迎角恒定的動力補(bǔ)償，響應(yīng)加快但阻尼不足；曲線4為保持迎角恒定并加入法向加速度反饋控制，航跡跟蹤響應(yīng)得到了顯著加快，振幅降低很多。

圖11 航跡跟蹤響應(yīng)[23]Fig.11 Response of flight path tracking[23]

采用進(jìn)場動力補(bǔ)償技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)推力的全程自動控制，即減輕了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，又有利于實(shí)現(xiàn)最佳推力著艦下滑，節(jié)省燃油，延長發(fā)動機(jī)壽命。但是，如圖11中的曲線4所示，為了更好地降低航跡角Δγ對俯仰姿態(tài)角Δθ的有效跟蹤性，還需要進(jìn)一步引入航跡速度或加速度反饋控制。

2.3 甲板運(yùn)動補(bǔ)償控制

1) 航跡率控制技術(shù)

航空母艦艦體前行時(shí)，海浪所造成的艦體三自由度偏擺運(yùn)動及垂直起伏運(yùn)動，使飛機(jī)的預(yù)期著艦點(diǎn)變成三維空間上的運(yùn)動點(diǎn)；除常規(guī)大氣紊流擾動外，甲板俯仰所引起的尾流擾動以及艦體前行在尾部出現(xiàn)的雄雞尾式氣流誘發(fā)氣流分離，若不對其進(jìn)行補(bǔ)償控制，僅雄雞尾氣流就可導(dǎo)致39 m的縱向著艦誤差。在大氣干擾、艦尾流和甲板運(yùn)動等外界干擾條件下，為了更好地實(shí)現(xiàn)精確軌跡著艦，提高著艦成功率，需要在進(jìn)場動力補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上引入航跡率控制[24,26-30]。文獻(xiàn)[24]在進(jìn)場動力補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上采用了升降速率H-dot控制，有效地克服了雄雞尾氣流的影響,用升降舵控制飛機(jī)的俯仰角，同時(shí)由推力補(bǔ)償系統(tǒng)控制飛機(jī)的迎角和速度,這就能在下滑期間保證飛機(jī)的速度和航跡角，大大提高了飛機(jī)的縱向著艦精度。章衛(wèi)國等[26]在借鑒文獻(xiàn)[24]的基礎(chǔ)上，基于動力進(jìn)場補(bǔ)償技術(shù)，但不考慮直接升力控制技術(shù)，研究了某艦載機(jī)的縱向自主著艦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，考慮了海浪引起艦體俯仰與垂直起伏運(yùn)動，忽略了艦體的偏航與側(cè)滾運(yùn)動的影響，得到飛機(jī)實(shí)際下降軌跡跟蹤理想下降軌跡的曲線如圖12[26]所示，實(shí)際下降軌跡對理想下降軌跡的垂直高度跟蹤誤差(ΔH)曲線如圖13[26]所示,其中橫坐標(biāo)L表示距離觸艦點(diǎn)的縱向距離。其研究表明采用升降速率控制系統(tǒng)能有效地抑制風(fēng)干擾；在沒采用直接力控制(Integrated Direct Lift Control,IDLC)的條件下，所設(shè)計(jì)的飛行/推力綜合控制系統(tǒng)也能有效地抑制風(fēng)干擾，并能很好地跟蹤艦體運(yùn)動,縱向著艦精度得到了很好的控制。

圖12 飛機(jī)實(shí)際下降軌跡與理想下降軌跡曲線[26]Fig.12 Curves of true and ideal landing tracks of aircraft[26]

圖13 實(shí)際與理想下降軌跡垂直高度跟蹤誤差曲線[26]Fig.13 Error curve of ideal and true landing track for vertical height [26]

文獻(xiàn)[21]針對F/A-18A自動著艦系統(tǒng)的研究中，采用艦載機(jī)垂直速度和垂直加速度作為基準(zhǔn)反饋信號(分別通過反饋航跡角和法向過載來實(shí)現(xiàn)下滑道的精確跟蹤控制)，并稱之為H-dot指令。航跡角反饋是指通過調(diào)節(jié)艦載機(jī)俯仰姿態(tài)來改變其航跡，把航跡中垂直速度的變化量引入到反饋控制系統(tǒng)中以體現(xiàn)航跡角的變化量，實(shí)現(xiàn)對指令下滑道的精確跟蹤；法向過載反饋是指把垂直加速度引入到反饋控制系統(tǒng)中，以控制航跡。文獻(xiàn)[30]在引入保持迎角恒定的進(jìn)場動力補(bǔ)償系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)上，研究了航跡率控制技術(shù)的引入對艦載機(jī)縱向階躍擾動控制的影響特性；其研究表明H-dot指令反饋對航跡保持的影響最為顯著，而法向過載反饋的影響最弱。因此，在艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡精確控制所需的航跡率控制技術(shù)中，應(yīng)優(yōu)先保證垂直速度反饋。

全天候著艦?zāi)B(tài)包含4種工作模態(tài):模態(tài)Ⅰ(自動著艦引導(dǎo)系統(tǒng)(ACLS))、模態(tài)ⅠA、模態(tài)Ⅱ(儀表著艦引導(dǎo)系統(tǒng)(ILS))和模態(tài)Ⅲ(艦上控制進(jìn)場系統(tǒng)(CCAS))[6,11]。除了著艦?zāi)B(tài)Ⅰ外，其他著艦?zāi)B(tài)若通過改變升降舵偏角改變俯仰姿態(tài)角Δθ進(jìn)而調(diào)整航跡角Δγ，將存在跟蹤靜差，從而無法達(dá)到降低飛行員操縱負(fù)擔(dān)的目的；這主要是因?yàn)闆]有從本質(zhì)上對航跡與姿態(tài)之間所存在的顯著耦合進(jìn)行解耦，體現(xiàn)在駕駛員操縱負(fù)擔(dān)上就是“看燈”和“保角”操縱存在耦合。“看燈”需要調(diào)整時(shí)，其航跡操縱將會引起“保角”中迎角的變化，反之亦然；使得艦載機(jī)著艦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一直在考慮如何對“看燈”和“保角”操縱進(jìn)行解耦。

2) 直接力控制技術(shù)

對于常規(guī)飛機(jī)的機(jī)動，是通過駕駛員操縱平尾產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而改變飛機(jī)的迎角，以實(shí)現(xiàn)改變飛機(jī)的飛行軌跡。直接升力操縱是指駕駛員通過組合的舵面操縱，在不改變?nèi)珯C(jī)迎角的情況下，使飛機(jī)的總升力產(chǎn)生變化，進(jìn)而在該升力變化的作用下使飛機(jī)的飛行軌跡發(fā)生改變[31-32]。因此，直接力控制具有3個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：① 直接力操縱是通過直接控制作用在飛機(jī)上的力，而不是控制作用在飛機(jī)上的力矩，來改變飛機(jī)的軌跡；② 在直接升力控制過程中，飛機(jī)的迎角變化較??；③ 直接力操縱要求飛機(jī)多個(gè)操縱面的組合聯(lián)動。

最初采用直接力控制獲得收益的是F-8艦載機(jī)，通過偏轉(zhuǎn)后緣襟翼改變機(jī)翼彎度從而達(dá)到改變?nèi)珯C(jī)升力的目的，以實(shí)現(xiàn)精確控制航跡的升降。F-8艦載機(jī)駕駛員通過實(shí)際操縱，發(fā)現(xiàn)采用直接升力控制可顯著地改善航跡保持精度，使得美國海軍在F-14艦載機(jī)的設(shè)計(jì)之初就考慮了直接升力控制技術(shù)。F-14戰(zhàn)斗機(jī)是機(jī)械操縱飛機(jī)，其飛行員在著艦飛行訓(xùn)練時(shí)，感受到了直接力控制改善航跡品質(zhì)的收益，但是以增加飛行員操縱負(fù)擔(dān)為代價(jià)。因?yàn)楹桔E與迎角耦合較嚴(yán)，飛行員要操縱縱向操縱桿、油門和新增的IDLC指輪驅(qū)動器。當(dāng)然，在F-18電傳飛機(jī)上，IDLC交給飛控計(jì)算控制，減少了飛行員操縱負(fù)擔(dān)[33]。在X-35C驗(yàn)證機(jī)上，取消了IDLC手輪控制器，把襟翼和副翼控制直接升力的操縱交給飛控計(jì)算機(jī)，作為手動著艦狀態(tài)下油門操縱的響應(yīng)或者是自動著艦狀態(tài)下縱向駕駛桿操縱的響應(yīng)[34]。文獻(xiàn)[16]研究了F/A-18E/F艦載機(jī)的直接力控制特性，發(fā)現(xiàn)通過后緣襟翼和副翼的偏轉(zhuǎn)可提供的直接力增減量相當(dāng)于改變3°的全機(jī)迎角所引起的升力變化，并且通過偏轉(zhuǎn)后緣襟翼控制直接力的增減僅需要0.3 s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于通過改變?nèi)珯C(jī)迎角來控制全機(jī)升力的增減，如圖14[16]所示，圖中CL為升力系數(shù)，TEF表示后緣襟翼偏轉(zhuǎn)角度，Aileron表示副翼作為襟翼使用以產(chǎn)生增升效果時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。

在飛機(jī)上可用于操縱直接力的氣動舵面有前緣襟翼、后緣襟翼等，由于這些氣動舵面都距離全機(jī)的重心有一段距離，所以直接力操縱面的偏轉(zhuǎn)都會對飛機(jī)產(chǎn)生力矩作用，從而需要對直接力操縱進(jìn)行力矩補(bǔ)償，一般需要通過微調(diào)(襟翼距離重心相對升降舵距離重心非常小)升降舵來配平該力矩。需要注意的是微調(diào)升降舵一般交給飛控計(jì)算機(jī)來執(zhí)行，不需要飛行員額外的操縱負(fù)擔(dān)。如此一來，航跡的升降與迎角的保持可以分別來控制，避免了之間的耦合關(guān)聯(lián)。

圖14 F/A-18E/F直接力控制[16]Fig.14 Integrated direct lift control for F/A-18E/F[16]

從直接力的控制邏輯可以看出，為了控制航跡的升降以保證等角下滑，不需要通過調(diào)整俯仰姿態(tài)角Δθ改變?nèi)珯C(jī)升力來改變航跡角Δγ，從而在控制邏輯上避免了Δγ對Δθ的跟蹤，實(shí)現(xiàn)了“看燈”與“保角”之間的解耦。因此，直接力控制可以改善有人駕駛飛機(jī)的性能和操縱品質(zhì)，減輕駕駛員的工作負(fù)擔(dān)，并有利于實(shí)現(xiàn)著艦過程中的精確控制軌跡。

3) DP(Delta flight Path)控制技術(shù)

在艦載機(jī)著艦的最后階段，當(dāng)飛機(jī)實(shí)際高度與理想下滑軌跡的偏差上偏1.5 m時(shí)，攔阻鉤很容易掛空，飛機(jī)需要逃逸復(fù)飛[35-39]。當(dāng)飛機(jī)實(shí)際高度與理想下滑軌跡的偏差下偏1.5 m時(shí)，飛機(jī)有撞艦危險(xiǎn)[40-43]。

航空母艦的運(yùn)動,平動稱為“蕩”，轉(zhuǎn)動稱為“搖”，其六自由度運(yùn)動包括：縱向的垂蕩、縱蕩、縱搖運(yùn)動；橫向的橫蕩、首搖、橫搖運(yùn)動。甲板運(yùn)動將導(dǎo)致艦載機(jī)的理想著艦點(diǎn)成為三維空間的運(yùn)動點(diǎn)，從而增加了著艦難度，甚至導(dǎo)致著艦失敗。為了更加精確地控制著艦軌跡，提高艦載機(jī)的著艦成功率，需要在著艦控制系統(tǒng)中考慮甲板運(yùn)動的影響。

文獻(xiàn)[16]針對F/A-18E/F艦載機(jī)研究了DP控制模式，如圖15所示，并通過飛行員模擬著艦，驗(yàn)證了該技術(shù)對提高著艦成功率的影響。

文獻(xiàn)[39]對甲板的側(cè)向運(yùn)動補(bǔ)償進(jìn)行了研究，進(jìn)一步完善了DP控制著艦技術(shù)。一般將甲板運(yùn)動或預(yù)估信息提前10～13 s加入著艦控制系統(tǒng)，以減少飛行員著艦操縱負(fù)擔(dān)[6]。因此，在DP控制技術(shù)中盡可能多地考慮甲板運(yùn)動預(yù)估及補(bǔ)償，能夠使著艦誤差限制在軍用安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，提高航空母艦艦載飛機(jī)武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。

圖15 DP控制模式[16]Fig.15 DP control mode[16]

2.4 平顯增強(qiáng)顯示協(xié)助飛行員決策

現(xiàn)代航空母艦一般采用斜角甲板，使得航母航行速度方向與飛機(jī)進(jìn)場速度方向存在一個(gè)夾角，當(dāng)艦載機(jī)進(jìn)入到著艦下滑進(jìn)近區(qū)域后，需要實(shí)時(shí)操縱方向舵(一般是微調(diào)方向舵)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)“對中”。與縱向解耦需要引入直接升力控制面不同，艦載機(jī)進(jìn)場過程中航向和縱向是天然解耦的。在“對中”策略的整個(gè)控制過程中，需要把航空母艦的航行速度通過數(shù)據(jù)通信鏈反饋到飛機(jī)的航向飛行控制系統(tǒng)中，作為外界的擾動，實(shí)現(xiàn)“對中”控制的自動化全過程，從而減少飛行員航向操縱的負(fù)擔(dān)。這一點(diǎn)與自動油門控制著艦技術(shù)不需要把航空母艦的航行速度引入到飛控系統(tǒng)中不同，這也解釋了為什么需要把航空母艦的航行速度顯示在平顯上，供駕駛員著艦參考。

另外，為了提高著艦精確性，降低飛行員的操縱負(fù)擔(dān)，以提高著艦成功率，需要將更多的著艦參考信息，如飛機(jī)下沉速度、航空母艦的航行速度等信息顯示在駕駛艙的平顯上，供飛行員著艦操縱參考，最引人注目的是在平顯中引入了下滑道參考線信息，如圖16[16]所示。

圖16 著艦平顯增強(qiáng)顯示[16]Fig.16 Head-up display symbology for landing[16]

3 艦載機(jī)進(jìn)場著艦引導(dǎo)與控制規(guī)范

為了更好地提高艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡的控制精度，需要對引導(dǎo)與控制技術(shù)進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。美國海軍航空作戰(zhàn)中心飛機(jī)處(Naval Air Warfare Center Aircraft Division)的Rudowsky等[31]綜述了艦載機(jī)進(jìn)場著艦標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，主要指標(biāo)包括著艦速度、飛行品質(zhì)、油門響應(yīng)、復(fù)飛和逃逸、下滑道轉(zhuǎn)移機(jī)動等性能要求。

3.1 著艦精度影響因素

進(jìn)場速度將直接影響艦載飛機(jī)著艦成功率，進(jìn)場速度太大，飛行員和系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間太短，速度太小，飛機(jī)容易失速。影響進(jìn)場速度確定的因素主要有以下幾點(diǎn)：

1) 失速裕度。失速裕度是最古老的艦載機(jī)進(jìn)場要求。一般要求著艦進(jìn)場速度不能低于1.1Vs(Vs為失速速度)。

2) 縱向加速要求。以最小進(jìn)場速度Vpamin平飛時(shí)，從油門動作到軍用推力位置要有足夠的縱向加速效應(yīng)，溫度為18 ℃時(shí)要在2.5 s內(nèi)至少達(dá)到1.5 m/s2。

3) 變軌機(jī)動需求。變軌機(jī)動要求體現(xiàn)了飛機(jī)高度偏差糾正能力，要求飛機(jī)以不超過一半過載能力的升降舵偏度，5 s內(nèi)可糾正15 m的高度偏差。

4) 品質(zhì)規(guī)范要求。在以進(jìn)場速度Vpa動力進(jìn)場過程中，飛機(jī)品質(zhì)必須滿足GJB185—1986有人駕駛飛機(jī)(固定翼)飛行品質(zhì)中關(guān)于軍用飛機(jī)飛行品質(zhì)相關(guān)要求，對于艦載飛機(jī)，必須保證良好的橫滾性能和軌跡穩(wěn)定性。

5) 視場要求。為了滿足艦載飛機(jī)全天候進(jìn)場著艦?zāi)芰?，在進(jìn)場著艦過程中，飛行員能夠看到甲板中心線和艦尾，以確保飛行員維持下滑線和良好的對中能力。

3.2 著艦誤差規(guī)范

著艦誤差規(guī)范是評估著艦軌跡控制精度的依據(jù)，文獻(xiàn)[15]對艦載機(jī)著艦誤差規(guī)范進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。相對于理想下滑道垂直高度偏差的限制為：① 若誤差上偏轉(zhuǎn)1.5 m，飛機(jī)需逃逸復(fù)飛；② 若誤差下偏轉(zhuǎn)1.5 m，則飛機(jī)有撞艦危險(xiǎn)。對理想著艦點(diǎn)的平均誤差規(guī)范及影響也進(jìn)行了說明，認(rèn)為理想著艦點(diǎn)的平均誤差小于3 m，3～7.58 m內(nèi)認(rèn)為是可接受的，當(dāng)著艦誤差大于7.58 m則會產(chǎn)生大量逃逸和短著艦。文獻(xiàn)[42]給出了典型艦載機(jī)平均縱向著艦誤差，可供相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考，如表1所示。

在著艦試飛驗(yàn)證中還定義了登艦率為

(1)

式中：η為登艦率；NS為著艦成功次數(shù);Nw為欲著艦次數(shù);Nf為因某些故障不能著艦的次數(shù)，某些故障是指：由于甲板堵塞而復(fù)飛、產(chǎn)生艦轉(zhuǎn)動、出現(xiàn)59.264 km/h以上甲板風(fēng)、出現(xiàn)明顯的飛機(jī)故障(如飛控系統(tǒng)、動力補(bǔ)償系統(tǒng)、信標(biāo)系統(tǒng)故障等)。著艦控制中心故障、著艦工作模態(tài)的降級、飛行員接管以及LSO復(fù)飛等均包含在欲著艦范圍內(nèi)。

表1 典型艦載機(jī)平均縱向著艦誤差

注: 1 ft=0.304 8 m

3.3 著艦引導(dǎo)與飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

為了提高著艦控制精度及登艦率，文獻(xiàn)[15]以F/A-18飛機(jī)的自動著艦引導(dǎo)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景為例，給出了著艦引導(dǎo)與飛行控制綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

1) 含自動油門動力補(bǔ)償?shù)目v向飛控系統(tǒng)的頻帶應(yīng)大于1.2 rad/s，以保證制導(dǎo)系統(tǒng)(外回路)的高度軌跡響應(yīng)及甲板運(yùn)動補(bǔ)償?shù)膭討B(tài)響應(yīng)性能。

2) 在氣流擾動下，應(yīng)盡可能使軌跡誤差減到最小。這是由于隨機(jī)陣風(fēng)與艦尾流是著艦誤差的最大來來源。因此，宜采用有快速抑制氣流擾動的H-dot飛控系統(tǒng)或含直接力控制的飛控系統(tǒng)。

3) 應(yīng)采取有效的措施，如α-β濾波器使雷達(dá)噪聲的影響減到最小，以減少噪聲進(jìn)入系統(tǒng)，出現(xiàn)舵面激烈振動現(xiàn)象。

4) 抑制結(jié)構(gòu)模態(tài)振蕩。主要是因?yàn)锳CLS自身的高增益易引起舵面作動器的共振。

5) 降低數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，盡可能地避免制導(dǎo)系統(tǒng)中制導(dǎo)律計(jì)算及控制信號傳輸時(shí)延造成ACLS穩(wěn)定性下降。

6) 克服構(gòu)成ACLS綜合系統(tǒng)的各子系統(tǒng)之間可能出現(xiàn)的不利耦合。

7) 采取飛行安全措施，如故障檢測器或指令限制器，使得故障瞬變時(shí)能夠隔離故障系統(tǒng)。

由于F/A-18飛機(jī)的艦載制導(dǎo)律計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)無余度，為了防止部件故障而使ACLS發(fā)生激烈的瞬變，其飛控系統(tǒng)還采取幾點(diǎn)措施：① 采用四余度俯仰和滾轉(zhuǎn)指令限制器，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，縱向通道可限制的最大俯仰角速度為3 (°)/s，橫滾通道可限制的最大橫滾角速度為11 (°)/s，如此一來，當(dāng)飛行員有時(shí)間發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)，可及時(shí)接管飛機(jī)；② 迎角大于14°或小于-6°，橫滾角大于70°則由監(jiān)控器切斷飛控系統(tǒng)；③ 慣導(dǎo)、數(shù)據(jù)鏈、艦載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，切斷飛控系統(tǒng)；④ 若ACLS軌跡誤差Ze超出允許值，則由ACLS的自動模態(tài)轉(zhuǎn)到手動模態(tài)；⑤ 只要飛行員在駕駛桿上施加22.23 N的俯仰桿力或15.56 N的橫向桿力，飛行員在任何時(shí)候均可以重獲手動控制權(quán)。

4 艦載機(jī)進(jìn)場著艦精確軌跡控制的收益

美國海軍把直接力控制技術(shù)、基于進(jìn)場動力補(bǔ)償?shù)暮桔E率控制技術(shù)、基于甲板運(yùn)動補(bǔ)償?shù)腄P控制技術(shù)、平顯增強(qiáng)顯示技術(shù)等綜合考慮，開發(fā)出適用于艦載機(jī)的“魔毯”著艦控制技術(shù)[15]。

美國海軍針對F/A-18E/F艦載機(jī)邀請了5位 資深駕駛員，分別采用常規(guī)的手動控制(M)著艦技術(shù)、自動油門(AT)控制著艦技術(shù)和基于航跡(FP)控制技術(shù)的“魔毯”控制技術(shù)進(jìn)行模擬著艦，并對著艦過程中飛機(jī)駕駛員感受到的操縱品質(zhì)進(jìn)行打分，結(jié)果如圖17[16]所示。圖中綠色區(qū)域表示可順利完成預(yù)定的著艦任務(wù)，黃色區(qū)域表示可完成著艦任務(wù)但是駕駛員操縱負(fù)擔(dān)較大或者是完成著艦任務(wù)的效果較差，紅色區(qū)域表示駕駛員操縱負(fù)擔(dān)過重或完成著艦任務(wù)的效果較差。通過評估結(jié)果可以看出， “魔毯”控制技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢，可大大減輕駕駛員的著艦操縱負(fù)擔(dān)。

圖17 F/A-18E/F著艦?zāi)M品質(zhì)評價(jià)[16]Fig.17 Evaluation of simulation qualities of F/A-18E/F landing [16]

圖18給出了依次逐步增強(qiáng)控制的F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)觸艦前20 s進(jìn)近著艦的4個(gè)時(shí)域仿真輸入，可以體現(xiàn)出駕駛員的操縱工作量，其中WOW表示觸艦。圖18(a)表示駕駛員人工操縱油門桿和姿態(tài)操縱桿進(jìn)近著艦(圖中1 in=2.54 cm)，為了得到期望的著艦精度，需要駕駛員輸入連續(xù)的高頻、高幅值的姿態(tài)操縱。圖18(b) 是采用自動油門控制著艦輸入響應(yīng)，油門桿控制交給飛控計(jì)算機(jī)，駕駛員僅操作姿態(tài)操縱桿，從而減少了駕駛員操縱油門的工作量，由輸入響應(yīng)曲線可以看出，采用自動油門控制技術(shù)仍然需要駕駛員輸入與手動著艦類似的連續(xù)的高頻、高幅值的姿態(tài)操縱。圖18(c)是在自動油門控制技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入FPAH(Flight Path Angle Hold)技術(shù)和IDLC控制技術(shù)，可以看出姿態(tài)操縱的輸入頻率和幅值得到了一定的降低，說明引入該控制技術(shù)減輕了駕駛員操縱負(fù)擔(dān)。圖18(d)是在圖18(c)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入DP技術(shù)，可以看出駕駛員操縱駕駛桿的操縱量進(jìn)一步減少，說明大大減輕了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，而且航跡角保持響應(yīng)的速度也更快。

針對F/A-18E/F艦載機(jī)和F-35C艦載機(jī)，分別采用有資質(zhì)駕駛員手動著艦(Carrier Qualification landing,CQ)、自動油門控制技術(shù)+FPAH、DP控制技術(shù)等進(jìn)行著艦仿真模擬。觸艦點(diǎn)分散度對比如圖19[16]所示。由觸艦對比圖可以看出，采用DP控制技術(shù)可以顯著地改善艦載機(jī)的觸艦精度。

圖18 控制增強(qiáng)對F/A-18E/F著艦?zāi)M輸入的影響[16]Fig.18 Effect of control augmentation on inputs of F/A-18E/F landing simulation[16]

圖19 F/A-18E/F和F-35C觸艦分散度對比[16]Fig.19 Comparison of touchdown dispersions between F/A-18E/F and F-35C[16]

艦載機(jī)的壽命和疲勞特性等主要受限于觸艦載荷，而觸艦載荷主要由觸艦法向速度的大小決定。由于艦載飛機(jī)在航空母艦上著艦需要采用無平飄著艦方式，所以飛機(jī)的下沉速率比岸基飛機(jī)大得多。當(dāng)海上有風(fēng)浪時(shí)，航空母艦有沉浮運(yùn)動，使艦載飛機(jī)的下沉速率進(jìn)一步增大，有時(shí)會達(dá)到6 m/s，幾乎是岸基飛機(jī)最大允許下沉速率的2倍，所以艦載飛機(jī)起落架必須加強(qiáng)，輪胎胎壓也要提高，如F/A-18E/F的艦載型前后輪胎壓分別是岸基型的2.3倍和1.8倍。因此，采用先進(jìn)的飛行控制技術(shù)通過減小觸艦法向速度可以達(dá)到減小觸艦載荷的目的，從而進(jìn)一步降低對起落系統(tǒng)的要求，減輕結(jié)構(gòu)重量。

針對F/A-18E/F艦載機(jī)，美國海軍通過艦駕駛員人工操縱著艦，形成了觸艦載荷樣本S-67、S-68、S-71并與FPAH和DP增強(qiáng)控制模式的觸艦法向速度進(jìn)行了對比，如圖20所示[16]。

圖20 觸艦法向速度對比[16]Fig.20 Comparison of vertical velocity at touchdown[16]

由對比結(jié)果可以看出，隨著控制技術(shù)的增強(qiáng)，艦載機(jī)的觸艦法向速度得到了顯著的削弱，說明了先進(jìn)飛行控制技術(shù)對現(xiàn)代艦載機(jī)的著艦可起到顯著的改善作用。據(jù)美國海軍報(bào)道，采用“魔毯”控制技術(shù)(直接升力+航跡率保持+DP+增強(qiáng)平顯)可有效降低觸艦載荷的50%之多，從而顯著地有利于艦載機(jī)的機(jī)體疲勞壽命。

5 結(jié) 論

高精度的進(jìn)場著艦是艦載機(jī)形成戰(zhàn)斗力的重要保障，具有涉及關(guān)鍵技術(shù)多、系統(tǒng)復(fù)雜性高、著艦影響因素多等特點(diǎn)。本文對艦載機(jī)人工進(jìn)場著艦精確軌跡控制技術(shù)開展了一定的討論，主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1) 現(xiàn)階段，艦載機(jī)進(jìn)場著艦的操縱任務(wù)仍然比較繁重，在未來的很長一段時(shí)間內(nèi)，艦載機(jī)的精確軌跡控制系統(tǒng)仍需要進(jìn)一步發(fā)展，以承擔(dān)更多原本飛行員需要承擔(dān)的工作，從而提高著艦精度，減輕飛行員操縱負(fù)擔(dān)，降低艦載機(jī)飛行員培訓(xùn)費(fèi)用。

2) 提高艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡控制的精度，可通過飛控系統(tǒng)全自動操縱替代飛行員的“看燈”、“對中”和“保角”等部分操作工作，有效地降低飛行員操縱負(fù)擔(dān)，提高著艦成功率。艦載機(jī)進(jìn)場著艦軌跡控制的終極目的是全自動化著艦代替飛行員人工操縱的“看燈”、“對中”和“保角”操縱。

3) 從艦載機(jī)人工精確軌跡著艦控制技術(shù)的發(fā)展趨勢看，直接升力控制技術(shù)可以從本質(zhì)上解決航跡率對姿態(tài)的跟蹤靜差較大的難題，并且具有響應(yīng)速度快、產(chǎn)生的額外俯仰力矩小等特點(diǎn)，是艦載機(jī)精確軌跡控制技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要路線之一，值得相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步加深研究。

4) 通過引入航跡率控制技術(shù)對艦載機(jī)著艦軌跡進(jìn)行精確控制，可以有效地減小觸艦點(diǎn)分散度、降低觸艦法向速度進(jìn)而降低艦載機(jī)的觸艦載荷，有利于減輕該類飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重量，值得在艦載機(jī)的設(shè)計(jì)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

5) 從機(jī)械式操縱的F-14戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員使用擾流板、襟翼等以提高著艦精度，到電傳操縱的F-18戰(zhàn)斗機(jī)使用進(jìn)場動力補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)一步減輕飛行員操縱負(fù)擔(dān)，再到F-18戰(zhàn)斗機(jī)提出的“魔毯”控制技術(shù)提高著艦成功率等，可以看出艦載機(jī)精確軌跡著艦與控制對較好的著艦操縱品質(zhì)有著迫切的需求，是未來艦載機(jī)設(shè)計(jì)需要著重關(guān)注的設(shè)計(jì)點(diǎn)之一。