高超声速飞行器机理建模及特性分析.pdf

1、高超声速飞行器广阔的应用前景使得其成为国内外学者争相研究的科研对象。就目前得到广泛应用的吸气式高超声速飞行器，由于其特殊的气动外形、飞行环境以及内部构件的交叉耦合效应使得其建模工作相当复杂，因此建立精确的数学模型是刻不容缓的研究任务，对飞行器模型特性进行分析也将使相关研究人员深入了解飞行器，有利于后续控制方法研究和控制系统设计工作，因此高超声速飞行器建模与特性分析有很大的意义。
　　本文基于激波膨胀波理论，利用Bolender建立

2、的非线性3自由度纵向模型的几何外形，将其进行横向拉伸，采用一体化解析式建模方法，建立高超声速飞行器六自由度气动模型。由于机理模型所提供的气动数据离散，不便于进行非线性控制系统综合设计。因此，在六自由度模型基础之上对气动数据进行曲线拟合，得到面向控制的曲线拟合模型。
　　飞行器在飞行过程中，自然来流会粘附在机体表面，阻止飞行器前进并产生粘性摩擦力，即高超声速飞行器飞行中遇到的粘性效应，它对飞行器阻力产生显著影响。文中建立了粘性气动模

3、型，对比研究了粘性效应对飞行器模型特性的影响，并给出了对应的飞行边界。
　　超燃冲压发动机的进气道负责捕获气流供给燃烧室燃烧进而产生推力，为整个飞行器提供动力，其性能的优劣对超燃冲压发动机以及整个飞行器的正常工作都是至关重要的。文中分三种情况研究了进气道可移动外罩对发动机捕获空气质量流的影响，对比研究了可移动外罩对飞行器气动特性及飞行边界的影响。
　　高超声速飞行器的飞行环境不确定因素众多，对其进行逐一分析并不现实，文中采用