鸭式布局二维修正双旋弹角运动及转向响应特性分析

为研究鸭式布局双旋弹受控状态下的动态响应规律,对弹丸角运动特性及转向响应特性进行理论分析。基于7自由度刚体弹道模型,求解弹丸受控状态下的攻角瞬态及稳态解析解,并推导弹丸瞬态及稳态转向响应解析表达式。研究控制指令更新周期、射角、转速及初速对转向响应特性的影响。研究结果表明:输入控制力方向对转向响应相移角影响较小;控制指令更新周期较短时,在弹道顶点相移角瞬态解与稳态解相差较大,采用瞬态解修正后弹丸横纵向耦合程度较低,随着指令更新周期的增大,转向响应相移角瞬态解逐渐趋于稳态解;相移角稳态解随转速增加而减小,随初速增加而增加。通过实验数据验证了理论的正确性。研究结果可为鸭式布局双旋弹二维修正控制系统分析设计提供理论依据。

鸭式布局气动耦合问题研究

鸭式布局指空气舵位于飞行器前部,与正常式布局相比,鸭式布局空气舵的控制效率高、响应快、升阻比大,可以实现飞行器较小外包络尺寸约束下的强机动、高过载需求。同时,鸭舵尾迹作用在弹身/尾翼上产生较强的三通道气动耦合问题。通过对鸭舵控制三通道耦合机理的研究,针对鸭舵控制耦合的问题给出工程解决方案。

截击型无人机多目标气动外形优化设计

使用无人机碰撞拦截无人机是一种有效且成本适中的反制手段。为提高优化设计效率,本文采用雷诺平均Navier-Stokes方程计算流场,并使用Kriging代理模型和基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)针对鸭式布局截击型无人机开展气动外形优化设计。设计过程中,以航程和最大可用过载为设计目标,将鸭翼纵向位置、主翼扭转角、展弦比和后掠角作为设计变量,以静稳定度和鸭翼最大偏转角为约束,得到了分布均匀的Pareto前沿,优化后的无人机航程与最大可用过载较基准外形分别提升了24.6%和6.4%,证明了该优化方法的有效性。

鸭式布局战斗机非常规机动的流场机理数值分析

以先进战斗机的非常规机动为对象,发展了一种适用于大幅度运动变化的非结构嵌套网格生成方法,建立了一整套非定常流场N-S方程数值求解方法。在对三角翼动态气动特性计算验证的基础上,模拟了飞机过失速机动条件下飞行姿态和来流速度的变化特征,对鸭式布局战斗机"眼镜蛇机动"的非定常涡结构、非定常气动力效应和气动特性进行了数值研究,揭示了鸭式布局战斗机"眼镜蛇机动"的非定常流场机理。

推力矢量控制的鸭式布局无人侦察机气动特性研究

针对推力矢量控制的远距鸭式布局无人侦察机,建立了垂尾和鸭翼在不同安装位置的气动对比模型,并利用CFX模拟各方案巡航状态的流场特性,分析了当鸭翼和垂尾安装位置对无人机气动性能的影响,同时依据推力矢量控制的原理进一步讨论垂尾位置对推力矢量直接力控制稳定性及精确性能的影响,总结出远距鸭式布局推力矢量控制的无人侦察机的几点设计经验,以期为相关设计提供有意义的参考。

鸭翼对盒式翼布局气动特性的影响研究

盒式翼布局带有前置鸭翼对飞机纵向力矩特性产生显著的影响。针对某盒式翼布局无人机,采用数值模拟方法研究鸭翼对盒式翼布局气动性能的影响,以及鸭翼安装角、鸭翼沿机身轴线的纵向位置和鸭翼面积对巡航状态下盒式翼布局气动性能的影响。结果表明:鸭翼可以提高盒式翼布局的最大升力系数和失速迎角,可以有效地调节纵向力矩,但是会使最大升阻比略微减小;在巡航迎角3°、巡航速度50m/s状态下,鸭翼安装角和鸭翼面积对盒式翼布局气动特性影响较大,而鸭翼纵向位置对盒式翼布局气动特性影响较小。综合考虑鸭翼的上述参数,可以显著提高盒式翼布局的气动性能。

多控制面对鸭翼-前掠翼布局飞行器静气动弹性的影响

针对机翼前、后缘控制面对鸭翼-前掠翼布局飞行器静气动弹性的影响,通过CFD/CSD松耦合计算方法求解三维不定常N-S方程和线弹性静力学方程,得到了前、后缘控制面单独偏转和协同偏转状态下弹性前掠翼的气动特性和弹性特性。研究结果表明:弹性机翼相比于刚性机翼有更好的升力特性和大迎角失速特性;控制面偏转方式的变化也会对气动特性和弹性特性产生影响,当控制面单独偏转时,前缘控制面下偏和后缘控制面下偏均能增大弹性机翼的升力系数,最大升力系数增量分别为2.60%和8.69%;当控制面协同偏转时,同向偏转时的升力增幅比单独偏转时更大,最大升力增量为11.96%,反向偏转的升阻比特性较好,并可在小迎角范围内降低弹性变形和扭转。

基于MPCC的鸭翼尾座式垂直起降无人机轨迹跟踪控制算法

目前针对鸭翼尾座式垂直起降无人机(UAV)的高速轨迹跟踪控制还没有成熟的解决方案。本文设计了一种轮廓模型预测控制(MPCC)以实现无人机的轨迹跟踪控制。给定一段轨迹,此控制器能够预测并选择最优的状态和输出,使得无人机能够最大化自己的飞行速度和最小化自己离轨迹的距离。通过调整飞行速度和距离误差的权重参数,无人机能够平衡两者的侧重点,以适应不同的飞行环境。另外,本文将此优化问题进行线性化,使其转化为一个凸二次规划问题,以减小求解时间。最终通过仿真实验跟踪不同的轨迹,验证了算法的有效性。