基于干扰观测器的高马赫数飞行器滑模控制

针对抑制高马赫数飞行器纵向模型中的不确定性和外干扰并提高收敛速度,设计一种基于干扰观测器的滑模控制律。首先,给出了高马赫数飞行器的纵向模型,并经过模型转化得到了状态空间形式。然后,针对转化后的模型,提出了一种改进趋近律,设计基于干扰观测器的滑模控制律,并通过Lyapunov定理严格证明了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真验证了基于干扰观测器的滑模控制器是有效的,并且具有良好的鲁棒性能。

高马赫数飞行器准平衡飞行段弹道优化方法

针对类HTV飞行器准平衡飞行段弹道优化问题,提出一种基于改进直接打靶法和自适应遗传算法的混合优化方案。首先在控制约束范围内构造控制量数据集,将控制量初末时刻值和终端时刻纳入优化设计变量,利用改进直接打靶法使以最远航程为目标函数,满足控制约束、过程约束(动压、过载、热流率及禁飞区等)、终端约束的动态最优控制问题参数化为非线性规划问题。在此基础上借助自适应遗传算法对控制量参数进行全局寻优,通过三次样条插值对控制量-时间历程平滑处理,利用四阶龙格库塔法进行数值积分,以此得到符合条件的理想弹道。经仿真验证,提出的弹道优化算法相较于原算法(直接打靶法-遗传算法)收敛速度更快,性能指标更优,降低了对初值的敏感程度,具备一定的鲁棒性,能够实现规避多禁飞区,搜索到满足约束条件且保证航程最远的理想轨迹。

基于递推最小二乘法的变体飞行器模型参数在线辨识

由于高马赫数变体飞行器飞行速度快、飞行高度范围变化大等特点,其动力学模型参数具有较强的不确定性,因此需要对高马赫数变体飞行器动力学模型中未知参数的在线辨识方法进行研究。在分析高马赫数变体飞行器特性的基础上选取纵向小扰动线性运动方程作为辨识的模型;采用递推最小二乘法对多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统线性运动模型里的线性子系统进行参数辨识。仿真结果表明,递推最小二乘法计算效率高、收敛速度快、辨识精度较高。

Ma4～6级别临近空间飞行器材料体系研究

介绍了Ma 4～6级别临近空间飞行器飞机表面瞬态温度的计算方法及表面温度分布;阐述了热防护系统的分类及其特点;重点讨论了高马赫数临近空间飞行器对材料的使用要求,以及满足Ma 4～6级别临近空间飞行器热防护要求的材料体系方案;提出高马赫数临近空间飞行器的热防护材料发展建议。

带有动态攻角剖面的时间约束再入制导

针对高马赫数滑翔飞行器时间协同再入制导问题,提出了一种采用动态攻角剖面的可实现终端时间约束的再入制导方法。确定了由两个参数决定的攻角剖面和高度速度剖面,保证飞行器满足终端状态约束和过程约束。纵向在线预测剩余航程和时间,迭代校正两个参数,结合侧向航向角走廊实现时间约束制导。该方法在标称条件下对不同任务的适应性得到了验证。仿真结果表明,该方法能够使飞行器满足再入时间约束和其他终端约束。

天线罩用高温透波陶瓷材料的研究进展

随着我国航空航天和国防事业的极速发展,透波陶瓷材料成为了高马赫数飞行器天线罩、雷达天线窗等关键部件的重要候选材料,是当前材料领域的研究热点之一。本文根据高温高超声速应用场景对透波陶瓷材料的基本性能要求,概述了透波陶瓷材料的发展历史及国内外研究现状,结果表明:均质陶瓷材料因较差的介电性能和高温机械性能等问题面临淘汰,石英纤维织物增强石英复合陶瓷是已投入应用,综合性能最优的高温透波材料。目前透波陶瓷材料仍存在介电性能和机械性能难以协同、透波性能和隔热性能矛盾及成型加工困难等问题,高性能多元氮化物陶瓷和连续纤维增强氮化物基陶瓷是今后高温透波陶瓷材料的发展方向。

基于飞/发一体化的Ma=8~10飞行器任务性能快速评估与分析

针对典型飞行马赫数Ma=8~10高超声速飞行器/超燃冲发动机一体化构型,建立了飞/发性能一体化模型,可以快速评估飞行器气动力、发动机性能和飞行任务性能。对比了在起始推重比为0.3、0.4、0.5和0.6下的飞行器飞行性能,以燃料消耗最小为目标,基于飞/发性能一体化模型,利用MATLAB优化工具箱中的序列二次规划(SQP)算法,得到了该飞行器的最优起始推重比为0.422。给出了Ma=8~10飞行器/发动机的概念方案总体参数,在载荷质量为1 000 kg下,飞行器总质量为5 943 kg,发动机推力为2 505 daN。该飞行器在攻角范围为4.1°~3.8°下总的飞行时间为489 s,飞行距离为1 360 km。

一种空投型高速模型总体设计方法研究

系统梳理了空投型高速模型设计与飞行试验的难点问题。以国外典型气动布局飞机为研究对象,在确定相似设计准则的基础上,通过分析涡轮发动机对总体设计参数及飞行性能的影响,提出了一种采用飞机挂飞投放+内埋小型助推火箭的高速模型飞行试验方法。建立了固体火箭发动机几何、重量、性能的参数化模型,初步权衡模型飞机分离点高度、速度影响,提出了飞机与发动机一体化总体参数计算方法与流程,通过动力学仿真验证了设计案例的准确性。以上研究成果可为高速模型总体设计提供借鉴。