考虑飞行品质约束的空天飞行器控制舵面设计及优化

针对放宽静稳定度条件下水平起降空天飞行器控制舵面尺寸设计难度大的问题,提出了一种基于代理模型的控制舵面—控制参数一体化设计方法。首先,基于鸽群算法构建了包含结构参数的空天飞行器气动特性代理模型,获得了气动特性参数随飞行条件、控制舵面尺寸及质心位置的变化关系,为控制舵面一体化设计提供输入。然后,设计了基于C*结构的空天飞行器纵向参考模型跟踪控制律,并将考虑飞行品质约束的空天飞行器控制舵面一体化设计问题转化成多约束条件下的多目标优化问题。并采用非光滑优化算法计算得到了同时满足飞行品质、舵面饱和、舵面偏转速率等约束的最小控制舵面及对应的控制参数。仿真结果表明,该方法能够在满足性能指标约束的前提下有效减小控制舵面的尺寸,具有较强的工程应用价值。

国外水平起降临近空间高速飞机动力的发展

临近空间高速飞机的飞行包线宽广,常规动力不能满足需求,必须采用组合动力。涡轮基组合循环(TBCC)发动机能实现高超声速飞行器水平起降,是临近空间高超声速飞机的最佳动力。首先从TBCC技术研发路线入手,总结出TBCC主要技术研发领域,如高速涡轮基技术、冲压/超燃冲压发动机技术、飞发一体化技术和热防护技术;其次结合TBCC典型研究计划(RTA、FaCET、TriJet、LAPCAT和SR-72),归纳出每个计划的关键技术及进展,并对各方案的未来发展应用进行阐述;最后对TBCC的发展趋势和技术特点进行了总结。

涡轮基组合动力水平起降高超声速战略打击模式探讨

分析了高超声速飞行器的优势,阐述了多种高超声速全球/远程打击飞行模式的特点。指出涡轮基组合循环(TBCC)动力水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式,在平台机动性、发射隐蔽性、突防概率等方面都具有明显优势,且可有效牵引TBCC发动机、水平起降高超声速发射平台、小型机载战略武器技术分阶段渐进发展,在未来能量中心战中将发挥重要作用。

组合循环动力在水平起降天地往返飞行器上的应用

水平起降天地往返飞行器是未来空间快速响应和低成本航天运输的重要方式,组合循环动力具备全包线飞行能力,在大气层内利用空气作为氧化剂,可大大提升发动机的比冲,是未来水平起降天地往返飞行器的首选动力系统。梳理了国内外组合动力天地往返飞行器的发展历史和现状,对比未来航天运输系统中不同起降方式的优缺点,明确了水平起降的优势及其对飞行器和发动机的要求,通过组合动力和火箭动力的总体性能分析和对比,进一步确认组合循环动力在水平起降天地往返飞行器中的应用优势。

美国两级入轨水平起降可重复使用空天运载器发展综述

文中系统阐述了美国可重复使用空天运载器的发展历程,详细分析了美国开展可重复使用空天运载器(RLV)的研究情况,在系统总结美国可重复使用空天运载器发展情况的基础上,给出了可重复使用空天运载器应具有可重复使用能力、水平起飞和降落能力、采用吸气式组合动力等基本判断,为进一步探讨我国可重复使用空天运载器的整体发展思路提供参考。

面向控制的空天飞行器低速段动力学建模及性能折衷分析（英文）

目的:水平起降空天飞行器需兼顾高速巡航和低速起降性能。本文旨在构建一种面向控制的空天飞行器低速段动力学建模与迭代分析流程,探究质心位置对空天飞行器稳定性及控制性能的影响,并在保证空天飞行器水平起降能力的约束下,迭代获得合理的飞行器质心位置。创新点:1.结合几何外形参数化方法、势流理论和0维混合排气涡扇发动机建模方法实现空天飞行器低速段气动/推进性能数据的快速获取;2.基于所获得的气动/推进性能数据,开展代理建模研究,获得适用于性能分析及控制器设计需要的气动力/力矩系数代理模型;3.基于可变质心的气动力/力矩系数代理模型进行空天飞行器水平起降性能分析及质心位置迭代设计。方法:1.通过形状/类型函数法建立空天飞行器几何参数化模型;2.基于势流理论和0维涡扇发动机理论快速获取空天飞行器低速段气动/推进性能数据;3.通过代理模型技术,获得不同质心位置下的飞行器气动力/力矩系数拟合表达式,并基于该表达式确定符合水平起降约束的质心位置。结论:1.空天飞行器研究中,需综合考虑高低速性能,并协调水平起降、稳定性和控制性能等多方面指标;2.本文所提出的空天飞行器概念方案,满足抬头、触地约束的质心范围在距机头65%机身长度处;3.本文所提出的面向控制建模与性能分析流程可以满足空天飞行器概念方案阶段数据快速获取、方案快速迭代优化的要求。