基于耦合分析的高超声速飞行器纵向协调控制

为解决高超声速飞行器纵向飞行控制系统设计中的协调问题,基于高超声速纵向非线性数学模型,对其状态变量组与输入变量组、轨迹变量组与姿态变量组之间进行了耦合分析,根据量化耦合程度提出了一种新型的纵向系统分层协调控制方法。仿真结果表明,与传统控制方法相比,该方法可有效解决高超声速飞行器在轨迹运动、姿态运动和推进系统之间的强耦合问题,在保证姿态稳定的基础上,实现更加平稳和高效的轨迹跟踪。

高超声速飞行器姿态运动协调研究

研究了高超声速飞行器的姿态运动间的强耦合问题并设计了姿态协调控制器,首先基于状态变量间耦合度推导了耦合熵,再基于耦合分析设计了协调因子,其中将状态变量间的耦合熵作为协调因子的参数,然后引入协调因子设计了姿态控制器。仿真结果表明,所设计的协调控制器可有效应对高超声速飞行器姿态运动间的强耦合问题,在保证姿态稳定的前提下,实现了姿态角之间的协调控制。

高超声速飞行器机翼关键部件损伤特性分析

分析了高超声速飞行器机翼关键部件的损伤演化及飞行器飞行动态对损伤的影响。在建立了高超声速飞行器机翼关键部件损伤动力学模型、飞行器动力学模型以及对机翼关键部件载荷应力分析的基础之上,依次分析了飞行器飞行高度、速度、迎角以及控制舵面偏角等飞行器变量对机翼关键部件损伤动态特性的影响,以确定影响损伤的关键变量。仿真结果表明,相对于其他变量,飞行器迎角对机翼关键部件损伤的影响是最大的。基于此结果可得出当飞行器进行高超声速飞行时,从保证飞行安全与延长使用寿命的角度来看,应尽量限制飞行迎角大小。所得结论为实际工程中结构可靠性设计提供了有价值的参考。