高超聲速飛行器機理建模及特性分析.pdf

1、高超聲速飛行器廣闊的應用前景使得其成為國內外學者爭相研究的科研對象。就目前得到廣泛應用的吸氣式高超聲速飛行器，由于其特殊的氣動外形、飛行環境以及內部構件的交叉耦合效應使得其建模工作相當復雜，因此建立精確的數學模型是刻不容緩的研究任務，對飛行器模型特性進行分析也將使相關研究人員深入了解飛行器，有利于后續控制方法研究和控制系統設計工作，因此高超聲速飛行器建模與特性分析有很大的意義。
　　本文基于激波膨脹波理論，利用Bolender建立

2、的非線性3自由度縱向模型的幾何外形，將其進行橫向拉伸，采用一體化解析式建模方法，建立高超聲速飛行器六自由度氣動模型。由于機理模型所提供的氣動數據離散，不便于進行非線性控制系統綜合設計。因此，在六自由度模型基礎之上對氣動數據進行曲線擬合，得到面向控制的曲線擬合模型。
　　飛行器在飛行過程中，自然來流會粘附在機體表面，阻止飛行器前進并產生粘性摩擦力，即高超聲速飛行器飛行中遇到的粘性效應，它對飛行器阻力產生顯著影響。文中建立了粘性氣動模

3、型，對比研究了粘性效應對飛行器模型特性的影響，并給出了對應的飛行邊界。
　　超燃沖壓發動機的進氣道負責捕獲氣流供給燃燒室燃燒進而產生推力，為整個飛行器提供動力，其性能的優劣對超燃沖壓發動機以及整個飛行器的正常工作都是至關重要的。文中分三種情況研究了進氣道可移動外罩對發動機捕獲空氣質量流的影響，對比研究了可移動外罩對飛行器氣動特性及飛行邊界的影響。
　　高超聲速飛行器的飛行環境不確定因素眾多，對其進行逐一分析并不現實，文中采用