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吸气式高超声速飞行器前体/进气道一体化设计与试验

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航空动力学报 2017年第1期32卷 168-176页

作者：焦子涵邓帆范宇刘辉尘军中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076 谢菲尔德大学机械工程学院中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院科研计划部北京100076

针对吸气式高超声速飞行器前体/进气道一体化设计的问题,以总体指标为约束,采用数值设计手段开展了前体/进气道一体化设计,并对高超声速飞行器进行测压/测力试验,考核了前体/进气道的一些主要性能,结果表明:1设计状态下,数值计算结果表... 详细信息

针对吸气式高超声速飞行器前体/进气道一体化设计的问题,以总体指标为约束,采用数值设计手段开展了前体/进气道一体化设计,并对高超声速飞行器进行测压/测力试验,考核了前体/进气道的一些主要性能,结果表明:1设计状态下,数值计算结果表明前体/进气道性能符合总体指标要求,设计手段有效;2数值手段模拟结果和风洞试验结果吻合良好,流量系数最大误差为4%,总压恢复系数最大误差为4.2%,数值算法有效;3前体/进气道的附加阻力随来流马赫数的增大而减小,0°攻角下,在来流马赫数为4时,附加阻力占总阻力的17.2%,在总体设计时应予以考虑;4在进行吸气式高超声速飞行器通流测压/测力试验设计时,应充分考虑进气道不起动的试验预案,防止由于进气道不起动导致整个试验的失败.

关键词：吸气式高超声速飞行器前体/进气道超燃冲压发动机一体化设计风洞试验

吸气式高超声速飞行器爬升段关键任务点的鲁棒优化

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宇航学报 2020年第5期41卷 507-520页

作者：汤佳骏刘燕斌曹瑞陆宇平朱鸿绪衣春轮南京航空航天大学自动化学院南京210016 南京航空航天大学航天学院南京210016 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191

针对吸气式高超声速飞行器爬升段飞行任务,考虑飞行器气动/推进特性及参数不确定性问题,采用鲁棒优化思路,结合巡航性能指标,优选了飞行器爬升段的关键任务点。首先,由能量状态法结合发动机工作约束,确定了飞行器的爬升起始任务点;其次... 详细信息

针对吸气式高超声速飞行器爬升段飞行任务,考虑飞行器气动/推进特性及参数不确定性问题,采用鲁棒优化思路,结合巡航性能指标,优选了飞行器爬升段的关键任务点。首先,由能量状态法结合发动机工作约束,确定了飞行器的爬升起始任务点;其次,依据飞行器巡航性能分析方法,提出了兼顾气动/推进效率的性能指标,优化得到了高超声速飞行器爬升末端任务点;最后考虑飞行器质心位置的不确定性,采用鲁棒优化方法确定了爬升段末端的飞行任务窗口。仿真结果表明,设计的优选流程快速可行,飞行任务窗口能同时满足飞行器的巡航飞行性能要求及不确定性最坏情况的约束,具有较强的鲁棒性。

关键词：吸气式高超声速飞行器爬升段飞行任务参数化模型鲁棒优化飞行控制

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吸气式高超声速飞行器巡航段突防弹道规划

宇航学报 2017年第3期38卷 287-295页

作者：郭行符文星付斌陈康闫杰西北工业大学航天学院西安710072

针对吸气式高超声速飞行器巡航段面临的终端碰撞角约束中制导策略,在合理假设的基础上,建立了巡航段攻防对抗数学模型,然后以特定的双方终端弹道角偏差为约束,并出于突防效率考虑以终端横纵向位置偏差最大和控制能量最小为性能指标,基... 详细信息

针对吸气式高超声速飞行器巡航段面临的终端碰撞角约束中制导策略,在合理假设的基础上,建立了巡航段攻防对抗数学模型,然后以特定的双方终端弹道角偏差为约束,并出于突防效率考虑以终端横纵向位置偏差最大和控制能量最小为性能指标,基于优化模型预测静态规划算法,在满足控制输入饱和限制情况下得出了飞行器的突防弹道,并且优化算法通过对控制输入和期望终端状态偏差权重矩阵的自适应调整,不仅可以保证在飞行器控制输入饱和限制情况下的收敛速度,而且有效增强了不同初始设置和约束情况下的收敛鲁棒性。

关键词：吸气式高超声速飞行器巡航段突防攻防对抗优化模型预测静态规划

吸气式高超声速飞行器纵向运动反演控制器设计

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西安交通大学学报 2013年第3期47卷 102-107页

作者：时建明王洁王琨邵雷空军工程大学防空反导学院西安710051

针对气动/推进/结构耦合的吸气式高超声速飞行器纵向平面飞行控制问题,提出了基于反演的鲁棒控制器设计方法。利用曲线拟合模型将控制系统表示为反馈形式,采用反演方法设计虚拟和实际控制器,并引入鲁棒微分器估计虚拟控制量的导数,解决... 详细信息

针对气动/推进/结构耦合的吸气式高超声速飞行器纵向平面飞行控制问题,提出了基于反演的鲁棒控制器设计方法。利用曲线拟合模型将控制系统表示为反馈形式,采用反演方法设计虚拟和实际控制器,并引入鲁棒微分器估计虚拟控制量的导数,解决了虚拟控制量求导运算复杂的问题。为增强控制器应对不确定项的鲁棒性,设计了超扭曲滑模干扰观测器,实现了对系统模型不确定项的估计和补偿。对吸气式高超声速飞行器一体化原理模型的速度和高度指令跟踪仿真表明,该控制器对拟合误差和外加干扰等系统不确定项具有鲁棒性,系统状态量能够在指令跟踪过程中趋于平衡状态,从而验证了所提方案的有效性。

关键词：吸气式高超声速飞行器反演控制鲁棒微分器干扰观测器

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吸气式高超声速飞行器控制的最新研究进展

哈尔滨工业大学学报 2016年第10期48卷 1-16页

作者：吴立刚安昊刘健行王常虹哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

随着超燃冲压发动机技术的快速发展,吸气式高超声速飞行器正受到世界范围内的高度关注,而其控制系统的设计则是重中之重.首先简要回顾了吸气式高超声速飞行器建模的发展,表明了对其进行控制器设计的复杂性;然后着重阐述了几种广泛应用... 详细信息

随着超燃冲压发动机技术的快速发展,吸气式高超声速飞行器正受到世界范围内的高度关注,而其控制系统的设计则是重中之重.首先简要回顾了吸气式高超声速飞行器建模的发展,表明了对其进行控制器设计的复杂性;然后着重阐述了几种广泛应用于吸气式高超声速飞行器的控制方法:基于线性化模型的控制方法、反向递推法、T-S模糊控制方法、自适应控制和滑模变结构控制;最后指出了在控制器设计环节需要考虑的若干问题,例如:执行机构的非线性、容错控制、多目标控制、切换控制等,同时也是今后吸气式高超声速飞行器控制系统设计的研究方向.

关键词：吸气式高超声速飞行器控制模型控制系统设计实际问题进展

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吸气式高超声速飞行器热气动弹性研究进展

北京航空航天大学学报 2019年第10期45卷 1911-1923页

作者：杨超赵黄达吴志刚北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 航空器先进设计技术工业和信息化部重点实验室北京100083

吸气式高超声速飞行器是当前航空航天领域研究的热点,该类飞行器通常使用超燃冲压发动机作为推进系统,并采用一体化设计方案,带来了一系列的气动弹性问题。首先阐述了吸气式高超声速飞行器机体/发动机一体化建模研究进展;随后介绍了热... 详细信息

吸气式高超声速飞行器是当前航空航天领域研究的热点,该类飞行器通常使用超燃冲压发动机作为推进系统,并采用一体化设计方案,带来了一系列的气动弹性问题。首先阐述了吸气式高超声速飞行器机体/发动机一体化建模研究进展;随后介绍了热气动弹性/推进耦合、控制系统耦合以及不确定性分析等方面的热气动弹性动力学研究进展,并对相关热气动弹性试验研究进行了分析;最后对吸气式高超声速飞行器的热气动弹性问题提出了若干研究建议。

关键词：气动弹性一体化设计超燃冲压发动机吸气式高超声速飞行器控制系统耦合

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吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制器设计

固体火箭技术 2014年第6期37卷 743-748页

作者：卜祥伟吴晓燕陈永兴白瑞阳空军工程大学防空反导学院西安710051

针对吸气式高超声速飞行器气动/推进/结构弹性耦合控制问题,提出了鲁棒反演控制器设计方法。采用反演和动态逆方法设计虚拟控制量和实际控制量,通过引入一阶低通滤波器来获取虚拟控制量的导数,解决了虚拟控制量求导复杂问题;为了增强控... 详细信息

针对吸气式高超声速飞行器气动/推进/结构弹性耦合控制问题,提出了鲁棒反演控制器设计方法。采用反演和动态逆方法设计虚拟控制量和实际控制量,通过引入一阶低通滤波器来获取虚拟控制量的导数,解决了虚拟控制量求导复杂问题;为了增强控制器的鲁棒性,采用充分光滑投影算子对模型非匹配不确定项进行估计和补偿,同时避免了可能出现的参数漂移问题。仿真结果表明,该控制器对模型气动参数拟合误差、攻角和升降舵偏角摄动、气动弹性影响具有鲁棒性,对速度指令和高度指令具有很好的跟踪效果。

关键词：吸气式高超声速飞行器鲁棒反演控制一阶低通滤波器充分光滑投影算子

吸气式高超声速飞行器气动力气动热的数值模拟方法及应用

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计算物理 2008年第5期25卷 555-560页

作者：贺旭照赵慧勇乐嘉陵中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

对吸气式高超声速飞行器而言,物面热流和摩阻的准确预测对飞行器设计及安全十分关键.介绍采用CFD准确预测气动力和气动热的方法,包括流动的控制方程、湍流模型及湍流的先进壁面函数边界条件,介绍流动的数值求解方法.对典型超声速层流和... 详细信息

对吸气式高超声速飞行器而言,物面热流和摩阻的准确预测对飞行器设计及安全十分关键.介绍采用CFD准确预测气动力和气动热的方法,包括流动的控制方程、湍流模型及湍流的先进壁面函数边界条件,介绍流动的数值求解方法.对典型超声速层流和湍流流动的摩擦阻力和热流进行详细的验证与确认,考察CFD工具在使用先进壁面函数边界条件后,湍流计算的法向网格无关性能力.对设计的一种吸气式高超声速飞行器的气动力和气动热进行数值模拟,为飞行器的气动设计及热防护提供了可靠的数据.

关键词：吸气式高超声速飞行器气动力气动热数值模拟

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吸气式高超声速飞行器动力学特性分析

宇航学报 2007年第5期28卷 1100-1104页

作者：马辉袁建平方群西北工业大学航天学院西安710072

吸气式高超声速飞行器是下一代单级入轨和高超声速巡航研究的重点飞行器。其机身/发动机组合对飞行器动力学影响不同于常规飞行器,不能通过常规的气动分析方法对整体飞行器进行气动力计算分析。提出了利用激波膨胀波理论计算飞行器上表... 详细信息

吸气式高超声速飞行器是下一代单级入轨和高超声速巡航研究的重点飞行器。其机身/发动机组合对飞行器动力学影响不同于常规飞行器,不能通过常规的气动分析方法对整体飞行器进行气动力计算分析。提出了利用激波膨胀波理论计算飞行器上表面的气动力,利用二维流场中的牛顿激波理论计算飞行器前体下表面的气动力,采用一维定常流模拟发动机内部工作流场,膨胀波理论计算飞行器后体气动力的吸气式高超声速飞行器整体气动分析方法。仿真分析验证了本方法的可行性和正确性。

关键词：吸气式高超声速飞行器冲压发动机激波膨胀波理论牛顿激波理论机身/发动机组合