Reference tracking control for flexible air-breathing hypersonic vehicle with actuator delay and uncertainty

This paper considers the problem of reference tracking control for the flexible air-breathing hypersonic flight vehicle with actuator delay and uncertainty.By constructing the Lyapunov functional including the lower and upper bounds of the time-varying delay,the non-fragile controller is designed such that the resulting closed-loop system is asymptotically stable and satisfies a prescribed performance cost index.The simulation results are given to show the effectiveness of the proposed control method,which is validated by excellent output reference altitude and velocity tracking performance.

美国高超声速技术飞行试验平台发展展望

本文基于美国在研高超声速技术研究项目,分析了未来5年美国开展高超声速技术飞行试验的需求,梳理总结了当前美国高超声速飞行试验平台的发展现状以及所面临的挑战,并对飞行试验平台的发展方向进行了研判。分析认为,未来5年美国在高超声速技术领域将面临巨大的飞行试验需求,开展飞行试验主要依靠空基发射平台或地基发射平台,地基发射平台主要发展探空火箭,空基发射平台则采用成熟飞机改装和新研专用载机平台相结合的发展思路,全面提升高超声速技术飞行试验能力。

高超声速飞行展望

发展下一代高超声速飞行器的需求主要来自三个方面：第一方面是军用的高超声速飞行器，包括高M数的军用飞机和导弹，特别是跨大气层飞机，将使空中的作战平台提高到一个新水平，有可能在未来的高技术战争中起到杀手锏的作用；第二方面是高超声速客机；第三方面是水平起降的完全重复使用的天地往返运输系统。研制下一代高超声速飞行器面临巨大的技术挑战，在材料与结构、推进技术和空气动力等方面需要很大的技术发展跨度。高超声速飞行器的设计工具，即地面试验、计算和飞行试验，在模拟高超声速飞行方面都有其局限性。为了发展下一代的高超声速飞行器，必须一体化地运用这些工具。一体化设计方法论的关键，是用增量形式的计算流体力学结果，将地面试验数据外推到飞行条件。

吸气式高超声速飞行器动力学建模与分析

基于拉格朗日力学原理建立了吸气式高超声速飞行器(AHFV)的动力学模型,并分稳定飞行和机动飞行2种情况进行了动力学分析。首先选择确定飞行器位姿的广义坐标,然后建立动能、势能以及广义力的表达,接着推导了AHFV的质心运动方程和绕质心转动运动方程。与传统飞行器动力学模型相比较,AHFV动力学模型中包括了发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响项。最后对AHFV动力学模型进行分析,分析表明:在稳定飞行时,AHFV发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响项可以忽略,而在机动飞行时,要考虑发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响。

基于强化学习神经网的自适应高超声速飞行器控制（英文）

针对高超声速飞行器的跟踪控制问题,提出了一种自适应最优非线性控制方法。该方法在增强学习机制的基础上,采用行为-评价体系结构(actor-critic architecture)设计自适应控制器。控制器的结构由两个相互作用的神经网络组成,一个用于生成控制协议(称为actor NN),另一个用于评估控制策略(称为critic NN)。利用离散极小原理,得到了该自适应控制器的最优条件。仿真结果验证了该设计方法在高超声速飞行器跟踪控制中的有效性。

国外典型高速/高超声速飞行器及其动力系统技术特点浅析

从飞行器动力技术方面,梳理了国外典型高速/高超声速研发计划的任务剖面等情况,分析了典型高速/高超声速飞行器的飞行包线特点。在此基础上,归纳了高速/超声速飞机的尺寸、质量、发动机性能需求等,分析并得出未来高速/超声速飞机及动力必然朝着大飞机和大推力方向发展,以马赫数3.0+的高速涡轮基与亚燃冲压或双模态冲压发动机的组合形式是较为理想的高速飞行推进模式,研发推力14.71 kN量级及以上的高速涡轮发动机是未来TBCC发动机发展的必然趋势。

从研发项目看美国高超声速飞机发展策略

为在高超声速领域抢先竞争对手形成能力和技术优势,美国逐渐加大对高超声速飞机的研发力度。介绍了美国高超声速飞机发展近况,包括近两年新启动的“苍穹”(Aether)和“观星者”(Stargaze)高超声速飞机项目,以及取得重要进展的“女武神”(Valkyrie)军用飞机和“夸特马”(Quarterhorse)项目。从技术路径、研发模式和科研力量等维度分析美国高超声速飞机发展策略。分析认为基于现货涡轮TBCC的技术路径可满足近期发展需求;研发项目和飞行试验平台项目相互配合,协调开展技术攻关和试验验证;传统军工企业与初创公司成为美国发展高超声速飞机的两支重要力量。