大质量比滚控式变质心飞行器动力学特性分析

作     者：孙佳慧 胡玉东 高长生 荆武兴 SUN Jiahui;HU Yudong;GAO Changsheng;JING Wuxing

作者机构：哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：250-261页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(11572097) 

主　　题：变质心飞行器 动力学耦合 非线性振动 结构参数设计 

摘      要：针对大质量比滚控式变质心再入飞行器结构参数设计问题,建立了包含活动体偏转运动的完整飞行器姿态伺服动力学模型,进而对活动体参数设计对姿态动力学耦合特性的影响展开分析研究。首先根据Routh准则给出了飞行器的纵向静稳定区域,并讨论了配平攻角与活动体配置参数间的关系。对飞行器系统的动力学耦合分析结果表明,活动体偏转在控制滚转姿态的同时会对偏航姿态产生影响,进而造成控制精度的下降,甚至导致不稳定的飞行状态。为了在飞行器结构参数的优化设计中提高飞行器的控制性能、最小化飞行器滚转机动对偏航通道的影响,采用多尺度法对活动体偏转与飞行器偏航姿态运动构成的耦合非线性动力学系统在不同构型参数下的稳态解析解进行幅频响应特性分析,并给出考虑滚转偏航耦合约束下的大质量比滚控式变质心飞行器构型设计方案。