飞翼布局飞行器研究现状分析

对飞翼布局飞行器的发展脉络进行了梳理,涵盖了从其早期的进化史到现阶段的研究进展,并对未来的发展方向进行了思考和展望。同时,论述了飞翼布局飞行器的几个主要控制难点,具体包括:宽速域非线性状态下的姿态控制问题、多效应耦合下的高精度自主起降控制问题、气动模型近似及强扰动状态下的鲁棒控制难题,以及因多舵面冗余而引起的控制分配问题。此外,还深入讨论了当前重点研究的飞翼布局飞行器的流动控制问题,并对接下来主动流动控制技术的研究动向进行了阐述。

基于多层快速多极子和有限元混合求解的飞行器天线布局设计

设计一种微带天线,以该天线为基础进行飞行器天线布局设计,并考虑遮挡的判断问题。模型仿真采用多层快速多极子和有限元的方法混合求解,设置混合场积分方法提高收敛性,解决了电大尺寸模型复杂电磁场的计算问题,兼顾运算速度和精度,得出并分析飞行器上3天线、4天线、5天线以不同方式布局的远场方向图仿真结果,并提出一种方向图评估法则,对飞行器天线布局有一定参考意义。

升力体布局飞行器BTT协调转弯驾驶仪研究

针对升力体布局飞行器BTT协调转弯控制问题,提出了两回路+PI校正的偏航过载驾驶仪结构及近似构造内回路侧滑角速度反馈的实现方法。重点分析了转弯加速度对弹体偏航通道影响的特点,并基于干扰输出最小原理确定了两回路+PI校正的过载驾驶仪结构,保证系统的快速性及稳定性。论证了内回路侧滑角速度反馈能使干扰收敛至零的本质,并利用偏航角速度+前馈补偿近似构造侧滑角速度反馈,确保方法的工程可实现性。仿真结果表明,该驾驶仪结构能实现转弯过程中侧滑快速归零,提高协调转弯能力,鲁棒性较强,具有一定工程应用价值。

飞翼布局飞行器结构特性分析

为研究飞翼布局飞行器结构特性,分别建立了半翼展和全翼展的静、动力学模型,以及相关试验。分析结果表明,结构弯曲与扭转变形主要发生在外翼面,内翼扭转为正,外翼扭转为负;梁轴力沿展向的分布表现为从内到外逐渐增加,在内外翼分离面达到最大,随后逐步减小的特点,并且轴力传递到内翼后,有较为明显的向后梁集中的趋势。结构弯曲刚度和扭转刚度不仅满足静力要求,同时也满足颤振要求,不会发生关于结构主要模态的颤振问题。

无尾布局垂直／短距起降飞行器动力学与飞行控制

无人作战飞机是航空武器装备的重要发展方向，垂直／短距起降能力是下一代作战飞机和舰载作战飞机的追求目标之一。无尾布局垂直／短距起降飞行器具备提高生存性必须的隐身能力和近距空战所倚重的超机动飞行能力，但也产生了一系列增稳与控制问题。本文以某型原理验证机为背景，进行了平台的总体设计，在此基础上建立无尾布局垂直／短距起降飞行器的数学模型，并通过智能自适应方法对其进行控制，控制量通过控制分配合理的协调各操纵面，最后在MATLAB7．0／Simulink环境下通过数字仿真进行了验证，结果证明了本文所提设计方法的有效性。

飞翼飞行器的操纵面故障自适应补偿控制

本文针对具有操纵面卡死、失效故障以及执行器饱和的飞翼飞行器纵向运动,考虑系统的预定动态性能,提出了一种自适应反步补偿跟踪控制方案.设计预定动态性能(prescribed performance bound,PPB)边界以保证系统的跟踪误差,采用二阶指令滤波器限制执行器的饱和,通过控制分配避免执行器故障后对横侧向运动的影响.所设计的自适应反步补偿跟踪控制律能够保证系统对参考信号的渐近跟踪.仿真结果表明了本文方法的有效性.

一种连翼飞行器气动和飞行力学迭代仿真方法

根据连翼布局飞行器气动力和力矩的分布特点,建立了面向其气动部件的飞行力学数学模型。将计算流体力学(CFD)和飞行力学仿真结合,采用时间步长离散,建立了一个能通过气动计算和飞行力学相互迭代来完成仿真全过程的面向连翼布局飞行器气动部件的仿真平台,并且在仿真过程中能全程监测所有部件的气动、动力学、姿态和航迹参数的变化。通过该仿真平台对不同输入信号作用下的动力学响应分析了连翼布局飞行器纵向和横侧向的动力学特性。仿真分析结果表明:该连翼布局飞行器纵向具备静稳定性,但横侧向不具备静稳定性。同时,横向和航向运动耦合明显,符合荷兰滚运动偏航及侧滑振荡明显的主要特征。所提方法可为了解连翼布局飞行器本体及飞行动力学响应特性、飞行品质和飞行安全研究等工作提供分析基础。

基于主动流动控制技术的无舵面飞翼布局飞行器姿态控制

飞翼布局飞行器因其升阻比高、隐身性能好等诸多优势得到越来越广泛的应用,但是操纵舵面偏转会增加飞行器的雷达散射截面积。提出了采用射流环量控制和反向射流两种主动流动控制技术实现飞行器的无舵面飞行姿态控制。利用风洞测力试验对射流环量控制和反向射流的"舵效"进行了分析,结果表明环量控制技术能产生规律变化且可控的滚转和俯仰力矩、反向射流产生的偏航力矩随控制信号规律变化。飞行试验记录了飞行器姿态随射流激励器控制信号的变化规律,飞行数据表明俯仰环量控制激励器能有效地控制无人机的俯仰运动;无人机的横航向操纵存在耦合,但滚转环量控制激励器和反向射流能控制无人机的滚转和偏航运动。

乘波外形高超声速风洞测力试验研究

介绍利用气动设计方法构筑3种乘波外形模型在高超声速风洞中气动力测量的结果.试验Ma数为4.94、5.93和7.96,基于自由流条件的单位长度雷诺数分别为2.2× 107/m、1.9×107/m和1.2×107/m.试验给出这3种构型模型在迎角范围-1°～8°下的力和力矩特性.讨论了Ma数和迎角变化对气动力和压力中心的影响,同时着重比较了3种乘波外形的升阻比特性.

形形色色的非常规布局飞行器

在新的世纪里,一些外形奇特、性能先进的飞行器将展现在世人面前。它们通过改变传统的飞机气动布局来实现特定性能,不属于新概念飞机而被称为“非常规布局飞机”。刚性旋翼直升机美国正在研制名为 A160“蜂鸟”(Hummingbird)的无人驾驶直升机。这种隐身侦察直升机的设计指标是:能携带136—227千克有效载荷。

遥控缩比验证模型及其飞控系统设计准则

研究遥控缩比模型飞机在验证新型布局飞行器性能验证问题,利用飞机六自由度动力学方程以及气动力方程推导了进行缩比模型飞行试验时应遵守的主要相似准则以及模型飞机各参数与原准机的相似比例。并推导了缩比模型飞机与原准机飞控系统控制律的相似比例关系,利用所得的设计准则,求得某型战斗机的1/16缩比数学模型,并进行了仿真验证,仿真结果表明,模型的缩比设计准则以及控制律相似比例关系是正确的。可以根据相似准则,利用缩比模型飞机进行原准机性能验证与预测。

V/STOL飞机建模与仿真分析

以原理验证机为背景,建立了无尾布局垂直/短距起降飞行器的数学模型,并通过智能自适应方法对其进行了闭环飞行控制,控制量通过控制分配合理的协调各操纵面,最后在MATLAB7.0/Simulink环境下通过数值仿真进行了验证。结果显示,该平台具备垂直/短距起降能力和较好的飞行性能。

CCV潜器运动控制方案的研究

介绍新型随控布局潜器的概念，给出了潜器的运动方程，并结合潜器的具体结构及变结构控制理论的优点，设计了潜器的控制系统。

体自由度颤振主动抑制的多输入/多输出自抗扰控制律设计

提出了一种新颖的抑制体自由度颤振(BFF,Body Freedom Flutter)的多输入/多输出(MIMO,Multiple Input/Multiple Output)控制律设计方法。该控制律将受控对象的不确定因素作为"未知扰动",通过受控对象的输入/输出关系对其进行估计并给予补偿,最后综合出具有高鲁棒性的MIMO输出反馈控制律。为了验证所提出的控制律设计方法对于BFF抑制的有效性,选择一大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,分别以机身升降舵与机翼外侧副翼为控制输入,飞机刚体俯仰率和翼尖加速度为反馈信号来设计MIMO自抗扰控制器。对闭环系统根轨迹分布、闭环时域仿真和闭环系统最小奇异值等进行了数值仿真,结果表明该MIMO自抗扰控制律设计方法能有效提高飞机BFF临界速度,可将飞翼布局无人机的BFF颤振临界速度提高约45.3%,并且具有很高的鲁棒性。

线性引射阻力方向舵研究

由于飞翼式布局固有的气动特性,飞翼布局飞行器的航向是不稳定的或是稳定性不足的,需用阻力方向舵进行主动控制。针对现有的传统阻力方向舵舵面效率及线性程度不高的问题,讨论了一种对新型阻力方向舵,并通过CFD方法模拟分析了其特征。