乘波构型高超声速飞行器非线性多耦合飞行动力学与控制研究

乘波构型高超声速飞行器是最有发展前景的高超声速飞行器。由于在气动/热/结构/推进等子系统之间存在强烈耦合、飞行包线范围大、参数变化范围大和不确定度高,飞行动力学与控制问题是制约其发展的瓶颈和核心关键技术之一。本项目采用理论、数值和半物理仿真相结合的研究方法，通过对乘波构型高超声速飞行器以控制为目标的气动/热/结构/推进建模方法、非线性系统动力学特性分析、满足鲁棒性要求控制器设计方法三方面的研究，建立一种能够反映乘波构型高超声速飞行器气动/热/结构/推进耦合系统的非线性动力学模型，展开对高超声速动力学耦合机理及系统稳定性的研究，动力学系统对热参数的敏感性研究，给出分析参数变化和不确定分析结论。在此基础上，研究降阶方法和线化方法对高超声速飞行器飞行动力学模型的适用度。

乘波构型高超声速飞行器是最有发展前景的高超声速飞行器。由于在气动/热/结构/推进等子系统之间存在强烈耦合、飞行包线范围大、参数变化范围大和不确定度高,飞行动力学与控制问题是制约其发展的瓶颈和核心关键技术之一。本项目采用理论、数值和半物理仿真相结合的研究方法，通过对乘波构型高超声速飞行器以控制为目标的气动/热/结构/推进建模方法、非线性系统动力学特性分析、控制器设计方法三方面的研究，建立一种能够反映乘波构型高超声速飞行器气动/热/结构/推进耦合系统的非线性动力学模型，展开对高超声速动力学耦合机理及系统稳定性的研究。在此基础上，着重研究了非最小相位行为对飞行动力学控制的影响、鸭翼与升降舵的分配问题、带鸭翼构型的全机气动伺服弹性问题以及考虑控制约束的尾喷口设计方法，形成了一套包括建模、分析、设计的程序和分析平台，为工程应用奠定了基础。