无舵面飞行器的射流控制技术研究

无舵面飞行器是未来飞行器的重要发展趋势，射流控制技术是无舵面飞行器的核心飞行控制技术。本项目主要研究射流推力矢量控制技术和翼后缘环量控制技术。通过神经网络等非线性补偿控制技术设计补偿器解决在效应面变形下的非线性或附壁作用消失问题，保证系统稳定可控；采用非线性多项式拟合和连续离散化建立可连续控制可变高压高速射流流向的控制机制；通过解析推导和CFD仿真研究可移动康达效应面的结构形状对环量控制效果的影响，得到出环量控制射流喷气口大小和效应面形状最优设计策略；采用LPV方法线性化同向流射流推力矢量控制系统和翼后缘环量控制系统，提出了基于射流矢量推力单发动机及对称翼后缘环量控制技术的飞行控制策略。

采用射流控制技术的无舵面飞行器彻底取消了控制舵面及其相关机械装置，具有体积小、质量轻、低速升力高、低噪声、成本低和机动性好等优点。无舵面飞行器是未来飞行器的重要发展趋势，射流控制技术是无舵面飞行器的核心飞行控制技术之一。本项目针对射流推力矢量控制技术和翼后缘环量控制技术进行了试验研究和理论分析。开发了基于康达效应(Coanda Effect)的飞行器控制翼后缘的环量控制结构，并对其进行了理论研究和仿真，为了验证系统的实际控制效果，完成了射流推力矢量控制技术和翼后缘环量控制技术测试平台和相应的实验测试样机的开发。并在此基础上，优化了射流推力和翼后缘环量控制的机械结构设计。由于攻角对传统控制舵面的控制效果影响较大，因此课题对不同攻角下的射流推力和翼后缘环量控制的效果进行了深入的理论与试验研究。为了验证所设计的控制方式在飞行器上的效果，本课题以传统F16飞机模型为对象，研究射流推力矢量控制技术在飞机俯仰情况下的控制效果。实验结果表明：射流推力矢量控制和翼后缘环量控制在保持传统机翼控制功能的基础上，可以提供更高升力系数和更宽的响应带宽。