跨域变体飞行器气动力热非层次多模型融合降阶方法

作     者：武宇飞 龙腾 史人赫 张尧 WU Yufei;LONG Teng;SHI Renhe;ZHANG Yao

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第21期

页      面：159-172页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52272360,52005288) 北京理工大学研究生科研水平和创新能力提升专项计划(2022YCXZ017) 

主　　题：跨域变体飞行器 气动力热 非层次多模型融合 模型降阶 机翼变后掠 机翼变展长 

摘      要：跨域变体飞行器根据飞行状态改变构型以提升大空域宽速域飞行能力,已成为当前研究热点。建立了类乘波体跨域变体飞行器基于雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)方程的气动力热高精度模型、基于工程估算方法的气动力热低精度模型。针对高超声速气动力热仿真存在非层次多模型的特点,提出基于多层Kriging与二次规划的非层次多模型融合降阶方法(NMF-MKQP),推导解耦的均方误差表达式,将比例系数极大似然估计全局优化问题转化为二次规划问题,解析确定模型比例系数以降低构造成本,高效实现非层次多模型融合降阶。数值算例测试结果表明,降阶模型的近似精度与国际同类算法相比具有明显优势。基于气动力热特性降阶模型,揭示了后掠角及展长对跨域变体飞行器气动力热特性的影响规律,进而确定滑翔跨域飞行的变体方案。在减少最大热流的同时,变体方案通过增加升阻比,改善了飞行器跨域飞行性能。