大攻角下有限振幅俯仰飞行的非线性动稳定性分析

本文介绍了一种关于大攻角飞行条件下，飞行器非线性动稳定性分析的数学方法。基于飞行器整体运动的低频特点（ｋ１），将动稳定性导数的概念推广到大攻角有限摆幅振荡飞行的稳定性分析，给出了逐次求取各阶动导数的摄动方法，导出了小参数形式的非线性动力学方程。结合常微分方程的定性理论，可以揭示大攻角飞行中的某些非线性特征，方法原则上可推广到多自由度问题。

防空导弹大攻角飞行姿态控制系统设计

针对防空导弹大攻角飞行这样一个非线形、时变、耦合系统,提出了一种基于模型参考时变全程滑态变结构控制方法,分别针对滚动通道、俯仰/偏航耦合通道进行了设计分析,最后进行了六自由度仿真,得到了满意的结果。

带落角约束的固定配平攻角飞行器滚转制导律设计

固定配平攻角飞行器具有外形简单、控制通道少的优点,但其升力大小不可控,为实现精确制导,解决其带终端角度约束制导的问题,提出了一种含虚拟目标的滚转制导律设计方法。建立了含虚拟目标的滚转制导方程,给出了基本导引关系,并证明了该导引关系下设计的制导律能有效对飞行器落点与落角进行控制。同时,给出了虚拟目标详细设计方法,并通过数值仿真验证了该制导律的有效性。仿真结果表明,提出的含虚拟目标的滚转制导律设计方法具有较高的制导精度与落角精度,同时设计方法简单,便于工程应用。

防空导弹大攻角飞行姿控系统设计

针对大攻角飞行这样一个非线形、时变、耦合系统,提出了一种基于模型参考时变全程滑态变结构控制方法,分别针对滚动通道、俯仰/偏航耦合通道进行了设计分析,最后进行了六自由度仿真,得到了满意的结果。

大攻角飞行时机翼摇摆问题的神经网络控制方案

提出了一种基于神经网络的自适应控制方案，这种方案能够在对被控对象几乎没有先验知识的情况下对其实施有效的控制，对一个具有不稳定机翼摇摆问题的薄三角翼飞机模型的仿真证实了本方法的有效性。

跨音速大气/惯性攻角两步融合算法

攻角是飞机飞行的重要状态参数,也是飞控及导航系统必需的参数,现代战机对攻角精度要求越来越高.大气数据系统在跨音速条件下性能严重下降,大气攻角精度受到很大影响.针对试验机大气数据传感器的配置特点,该文设计了一种基于变参数互补滤波器与神经网络的跨音速大气/惯性攻角两步融合算法,实现惯导系统和大气系统的攻角信息融合.首先进行跨音速惯导天向回路解算,而后利用互补滤波器与神经网络对大气/惯性攻角进行互补融合与修正,使最终的融合修正攻角平稳、可靠,逼近真实攻角.本文利用某型飞机的实际试飞数据对两步融合算法进行了验证.结果表明,融合修正后的攻角能够基本去除跨音速飞行阶段原始大气攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合.

低速来流大攻角侧滑角状态下尖脊进气道气动特性试验研究

在低速来流状态下试验研究了大攻角 (α=0°～ 4 5°)和侧滑角 (β=-1 5°～ 1 5°)对 Caret进气道气动性能的影响。给出了在各攻角下进气道性能参数随侧滑角变化的特点及典型状态下进气道出口总压恢复系数分布图谱 ,分析了出口总压分布图谱与进气口流动之间的关系。试验表明 :在低速来流状态 (Ma≈ 0 .1 )下 ,随着攻角的增加 (α从 0°增加到 4 5°) ,进气道总压恢复系数下降较小 ,总压畸变指数几乎不变 ,这有利于飞机的大攻角机动飞行。

支杆-钝头体带攻角流场和“军刺”挡板作用研究

通过三维N-S方程的数值求解,研究了支杆-钝头体结构在10°攻角Mo_∞=6.0飞行条件下的流场结构和特点,指出其气动力特性恶化的原因,提出采用"军刺"挡板改善流场和气动力特性,并通过对比两种不同挡板作用下的流场和气动力特性变化分析其作用机理,发现"军刺"挡板结构分割流场抑制三维效应形成的周向流动,迎风面形成稳定的回流区和剪切层结构,将迎风面锥激波推离轴线,降低钝头体肩部流动结构相互作用强度,并在一定程度上缓解背风面流动干扰,明显改善支杆-钝头体带攻角飞行时的气动力特性.

大攻角下防空导弹鲁棒控制器设计

以大攻角飞行条件下的防空导弹为研究对象,提出了包含有界干扰输入和不确定性参数的弹体模型,建模分析了测量噪声和舵机随动机构的不确定性,分别应用H∞和μ综合对俯仰通道控制器进行了分析设计,仿真验证了控制器良好的动态性能和鲁棒性能。

某高超飞行器流道冷流特征及气动力特性研究

对一种类似于X-43A的吸气式高超声速一体化构形全流道开展了风洞实验和数值模拟研究,分析了不同来流总压、飞行攻角以来流Ma数下全流道的流场结构和气动力特性。研究结果表明:(1)飞行攻角对全流道的流动结构和升力系数有着显著影响,但阻力系数的影响并不明显;(2)研究范围内来流马赫数的变化对全流道的流动结构和全机气动力特性有着一定影响;(3)前体横截面上存在显著的展向压强梯度,使得经过预压缩的气流偏离了进气道进口,但同时也减少了进入内通道的边界层气流,提高了进口流场的品质。

高超声速飞行器横侧向失稳非线性分岔分析

针对滑翔式高超声速飞行器大攻角横侧向失稳问题,采用延拓算法和分岔理论,求解并分析了以俯仰舵偏为连续参数的稳态平衡分岔图和以副翼舵偏为连续参数的横侧向机动稳态平衡分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析,并给出了特征根拓扑结构变化.研究表明,高超声速飞行器存在极限分岔点、Hopf分岔点以及叉型分岔点,且从叉型分岔点延伸出多个平衡分支,引起横侧向的自滚转失稳;从Hopf分岔点延伸出极限环分支,该分支对应较为复杂的极限环运动,其中还包含倍周期分岔、花环分岔、极限环极限点分岔等复杂的分岔现象;在横侧向机动飞行情况下,模型存在横向操作偏离失稳问题,且存在多个不稳定的平衡点.研究结果为实现高超声速飞行器的稳定飞行和控制器的设计提供了极其重要的动力学信息.

一种攻击地面固定目标的非线性导引规律设计

针对发动机推力方向与轴线方向垂直的战术导弹,建立其在大攻角情况下攻击地面固定目标的数学模型,然后应用非线性控制理论设计了一种非线性导引规律,仿真的结果表明效果良好。

高超声速飞行器纵向大攻角非线性失稳分析与控制

针对滑翔式高超声速飞行器大攻角纵向失稳问题,基于连续算法和分岔理论,求解并分析了多特征点单参数分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析。结合高超声速飞行器大包线飞行特性,求解并分析了双参数分岔,并计算了稳定分支曲面和不稳定分支曲面,从全包线范围揭示了高超声速飞行器大攻角失稳特性。为了实现高超声速飞行器的稳定控制,基于非线性动态逆和分阶思想,设计了非线性控制器,并计算了非线性开环闭环系统的全局特征根分布,结合所提出的一种基于连续算法的非线性闭环系统全局性能评估方法,评估并分析得出非线性控制器的有效性和较优的全局性能。最后,对闭环系统进行了时间历程仿真,进一步验证了非线性控制器的有效性。

高超声速轴对称流道冷流特征及气动力特性研究

对一种轴对称形式的高超声速飞行器全流道开展了风洞实验和数值模拟研究,分析了不同来流总压、飞行攻角全流道的流场结构和气动力特性.研究结果表明:(1)一定范围内雷诺数的变化对全流道的流动结构和模型的气动力特性无显著影响,因此所获得的风洞实验结果有望通过某种形式推广到飞行状态下使用;(2)飞行攻角对全流道的流动结构和升力系数有着显著影响,但阻力系数的影响并不明显;(3)研究范围内来流马赫数的变化对全流道的流动结构有着一定影响,但研究范围内,阻力系数随马赫数的变化幅度较小;(4)由于轴对称流道的浸润面积较大,研究范围内该类飞行器的摩擦阻力在全机阻力中占据了较大的比重,设计状态下达全机气动力的62%;(5)与实验结果的对照表明,所采用的数值模拟方法具有较高的精度.

原子氧对航天器表面的剥蚀效应及其预报研究

文章论述了一个航天器表面原子氧通量和遭遇量预报模式的建立,并对影响航天器表面原子氧遭遇量的主要因素进行了讨论。最后用模式计算了2003～2006年间太阳同步轨道卫星表面原子氧遭遇量的情况。

美国THAAD导弹能量管理控制机动研究

针对美国THAAD导弹的能量管理控制机动,分析了其试验情况与设计目的,进行了能量管理技术途径的选择,确定了主动段大攻角飞行能量管理方法与相应的姿态调制控制方法,进行了仿THAAD导弹EMM弹道的仿真,得出了能量管理弹道的设计特点。

基于FLUENT的导弹气动特性仿真分析

针对国外新型轻质超音速导弹欧洲燕,进行导弹三维实体模型构建,开展其黏性定常绕流特性数值仿真计算。基本模型仿真结果表明:末端飞行马赫数1.5时,导弹升力系数在20°攻角以前呈线性变化关系,至25°攻角仍未出现失速迹象,相应沿升力方向过载系数27.33,机动能力强;导弹升阻比在攻角15°时达到最大值,为1.68;导弹气动压心在0°攻角时靠近尾翼,静稳定度最大,导弹周围流谱清晰。研究可为掌握该新型导弹的气动飞行性能提供基础和参考。

俯仰-滚摆耦合复杂流场试验研究

给出 8 0°三角翼模型在低速风洞中实施俯仰 滚摆耦合大幅度振动的复杂流场测量结果 ,包括静态和动态、单自由度俯仰和滚摆、俯仰 滚摆耦合运动条件下的流动显示结果和强迫俯仰、自由滚摆条件下的滚转角时间历程测量结果。分析了耦合运动对前缘分离涡和气动特性的影响 ,以及不同相位角和不同频率对耦合气动特性的影响。结果表明 ,双自由度的耦合运动比单自由度运动具有更为明显的动态迟滞特性 ,进一步推迟分离涡的破碎 ,推迟开始滚摆的攻角αwr。

高机动飞行下进气道/发动机相容性试验

为了评估飞行攻角和侧滑角快速变化对进气道出口畸变、发动机稳定性的影响,进行了某型飞机高机动下进气道/发动机相容性飞行试验,获得了快速飞行姿态改变时进气道与发动机相关参数的试验数据.通过对飞行数据的整理、计算和分析,研究了高机动状态下进气道出口的畸变特性、发动机稳定性以及进气道出口畸变和发动机稳定性的相关性.研究结果表明:高机动飞行状态下进气道出口流场品质变差,发动机稳定性变差.

飞行及气象参数对局部对流换热系数(LHTC)的影响

在飞机结冰研究中,数值计算对计算机要求较高,且计算过程耗时长。在初步设计中,往往希望有更为高效且精度能满足基本要求的方法来给出初始参数。本文通过研究各种飞行及气象参数对局部对流换热系数的影响,试图拟合出曲线,或给出具有翼型通用性的曲线簇,直观快速地表征各参数对LHTC的影响。