超声速飞行器FADS系统实时解算设计与验证

作     者：陈广强 刘吴月 豆修鑫 周伟江 杨云军 豆国辉 CHEN Guangqiang;LIU Wuyue;DOU Xiuxin;ZHOU Weijiang;YANG Yunjun;DOU Guohui

作者机构：中国航天空气动力技术研究院空气动力理论与应用研究所北京100074 

出 版 物：《空气动力学学报》 (Acta Aerodynamica Sinica)

年 卷 期：2018年第36卷第4期

页      面：561-570页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11372040 11472258) 973计划2014CB744100支持项目 

主　　题：超声速飞行器风洞试验 嵌入式大气数据传感系统 神经网络 计算流体力学 数字信号处理 

摘      要：针对典型超声速飞行器的头部外形,采用CFD数值模拟方法计算获得超声速飞行器头部测压点阵列的压力数据,设计了基于BP神经网络技术的求解算法和基于FPGA+DSP构架数字信号处理的解算机、飞行马赫数2.0~4.5的嵌入式大气数据传感系统实时解算方案。应用蒙特卡罗法分析测量总误差对算法模型的影响,并获得满足嵌入式大气数据传感系统设计目标要求的测量系统总误差。算法在解算机上完成1次计算所需时间1ms,完全可以满足嵌入式大气数据传感系统算法实时解算设计的要求。在1.2m×1.2m超声速风洞完成求解算法的实时解算试验,试验结果与风洞系统的测量结果基本吻合,系统在实时解算过程中未出现异常、能灵敏反映出来流参数变化、具有很好的鲁棒性和敏捷性。静压测量相对误差≤6.9%,马赫数测量误差0.1,迎角和侧滑角的测量误差均1°。最后还分析了试验误差影响因素,提出了试验改进的方法。