高超聲速飛行器機(jī)理建模及特性分析.pdf

1、高超聲速飛行器廣闊的應(yīng)用前景使得其成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者爭(zhēng)相研究的科研對(duì)象。就目前得到廣泛應(yīng)用的吸氣式高超聲速飛行器，由于其特殊的氣動(dòng)外形、飛行環(huán)境以及內(nèi)部構(gòu)件的交叉耦合效應(yīng)使得其建模工作相當(dāng)復(fù)雜，因此建立精確的數(shù)學(xué)模型是刻不容緩的研究任務(wù)，對(duì)飛行器模型特性進(jìn)行分析也將使相關(guān)研究人員深入了解飛行器，有利于后續(xù)控制方法研究和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，因此高超聲速飛行器建模與特性分析有很大的意義。
　　本文基于激波膨脹波理論，利用Bolender建立

2、的非線性3自由度縱向模型的幾何外形，將其進(jìn)行橫向拉伸，采用一體化解析式建模方法，建立高超聲速飛行器六自由度氣動(dòng)模型。由于機(jī)理模型所提供的氣動(dòng)數(shù)據(jù)離散，不便于進(jìn)行非線性控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)。因此，在六自由度模型基礎(chǔ)之上對(duì)氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到面向控制的曲線擬合模型。
　　飛行器在飛行過(guò)程中，自然來(lái)流會(huì)粘附在機(jī)體表面，阻止飛行器前進(jìn)并產(chǎn)生粘性摩擦力，即高超聲速飛行器飛行中遇到的粘性效應(yīng)，它對(duì)飛行器阻力產(chǎn)生顯著影響。文中建立了粘性氣動(dòng)模

3、型，對(duì)比研究了粘性效應(yīng)對(duì)飛行器模型特性的影響，并給出了對(duì)應(yīng)的飛行邊界。
　　超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道負(fù)責(zé)捕獲氣流供給燃燒室燃燒進(jìn)而產(chǎn)生推力，為整個(gè)飛行器提供動(dòng)力，其性能的優(yōu)劣對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以及整個(gè)飛行器的正常工作都是至關(guān)重要的。文中分三種情況研究了進(jìn)氣道可移動(dòng)外罩對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)捕獲空氣質(zhì)量流的影響，對(duì)比研究了可移動(dòng)外罩對(duì)飛行器氣動(dòng)特性及飛行邊界的影響。
　　高超聲速飛行器的飛行環(huán)境不確定因素眾多，對(duì)其進(jìn)行逐一分析并不現(xiàn)實(shí)，文中采用