无尾布局垂直短距起降飞机非线性动力学分析与过渡段飞行控制

无尾布局所具有的隐身、减重、机动优势以及垂直/短距飞机优越的性能成为当前国际航空领域研究的热点，但其带来的模型非线性稳定范围小、非定常气动力以及多冗余强耦合异构操纵面也给控制提出了很强的挑战。本研究结合无尾布局和垂直／短距起降飞机的优势与特性，力求在对其非定常气动力和系统动力学特点准确分析的基础上，重点挖掘过渡段飞行的动力学模型和多冗余异构操纵面的综合协调控制，以及由于布局引起的航向静不稳定性和非定常气动力规律，通过探索新机制，创立新方法，确立一套适合该类飞行器的动力学分析方法和控制系统设计理论。在典型飞行条件下，摸清无尾布局垂直／短距起降飞行器过渡段飞行的气动与操控动力学特性、系统可解耦条件与协调控制、基于异类混合多操纵面的协调综合飞行控制等关键基础理论问题，为非常规布局飞行器和垂直/短距起降飞机的总体设计和飞行控制提供理论参考。

无尾垂直/短距起降飞机具有隐身、减重和机动能力强等优势，已成为当前国际航空领域研究的热点。本项目主要围绕以下关键问题开展研究：面向控制的现象建模理论与方法；可解耦条件与协调飞行控制；基于异类混合多操纵面的综合协调飞行控制理论与方法。设计了一个无尾布局飞行平台，以该平台为对象开展了地面试验研究，建立了六自由度非线性动力学模型。提出了垂直/短距起降飞机推力矢量解耦控制方法，试验结果显示实现了喷管协调控制。提出了基于动态逆的协调综合控制方法，仿真验证了该方法应用于无尾垂直/短距起降飞机的效果，研究了智能自适应控制方法对闭环鲁棒性的影响。最后给出了一个无尾布局飞行平台飞行控制系统总体方案。研究成果为该类飞行器的总体设计和飞行控制系统研究提供了技术储备。