面向控制的空天飞行器低速段动力学建模及性能折衷分析（英文）

作     者：Hai-dong SHEN Rui CAO Yan-bin LIU Fei-teng JIN Yu-ping LU Hai-dong SHEN;Rui CAO;Yan-bin LIU;Fei-teng JIN;Yu-ping LU

作者机构：College of AstronauticsNanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China College of Automation EngineeringNanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and SystemsBeihang UniversityBeijing 100191China 

出 版 物：《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 (浙江大学学报（英文版）A辑（应用物理与工程）)

年 卷 期：2019年第20卷第12期

页      面：893-907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：Project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.11572149) the Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Ph D Short-term Visiting Scholar Project(No.180912DF15) the Funding of Jiangsu Innovation Program for Graduate Education,China(No.KYLX15_0318) the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China the Open Funding Project of State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and Systems,China(No.VRLAB2018C04) 

主　　题：面向控制建模 水平起降 稳定性与控制分析 性能折衷分析 

摘      要：目的:水平起降空天飞行器需兼顾高速巡航和低速起降性能。本文旨在构建一种面向控制的空天飞行器低速段动力学建模与迭代分析流程,探究质心位置对空天飞行器稳定性及控制性能的影响,并在保证空天飞行器水平起降能力的约束下,迭代获得合理的飞行器质心位置。创新点:1.结合几何外形参数化方法、势流理论和0维混合排气涡扇发动机建模方法实现空天飞行器低速段气动/推进性能数据的快速获取;2.基于所获得的气动/推进性能数据,开展代理建模研究,获得适用于性能分析及控制器设计需要的气动力/力矩系数代理模型;3.基于可变质心的气动力/力矩系数代理模型进行空天飞行器水平起降性能分析及质心位置迭代设计。方法:1.通过形状/类型函数法建立空天飞行器几何参数化模型;2.基于势流理论和0维涡扇发动机理论快速获取空天飞行器低速段气动/推进性能数据;3.通过代理模型技术,获得不同质心位置下的飞行器气动力/力矩系数拟合表达式,并基于该表达式确定符合水平起降约束的质心位置。结论:1.空天飞行器研究中,需综合考虑高低速性能,并协调水平起降、稳定性和控制性能等多方面指标;2.本文所提出的空天飞行器概念方案,满足抬头、触地约束的质心范围在距机头65%机身长度处;3.本文所提出的面向控制建模与性能分析流程可以满足空天飞行器概念方案阶段数据快速获取、方案快速迭代优化的要求。