基于等离子体合成射流的高动态飞行器异类快速操控机理及应用探索

基本信息
批准号:61873210
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:王鑫
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:凡永华,石磊,王斌,任子君,吴思捷,姚博,朱丛莹,王昭
关键词:
拦截高超声速等离子体合成射流快速响应姿态控制
结项摘要

This application form focuses on the fast and high performance attitude control of high dynamic flight vehicle, which features as the sub-millisecond response of jet manipulation. The plasma dynamics and attitude flight dynamics will be cross researched. An integral manipulating strategy using Plasma Synthetic Jet(PSJ) is put forward which differs from the traditional air control surfaces. We analyze the periodic characteristics and evolvement trend of PSJ. The manipulating issue about PSJ under different flight enviroment and different flight statuses with the numerical calculation and experiment verification are described. Especially for PSJ aerodynamic disturbance problem, the mechanism of controlled perturbation of the PSJ based on the Electrohydrodynamic(EHD) theory are introduced. The controlled perturbation which induced by the external electric field force can make a breakthrough improvement over the current engineering calculation method called Interference Factor. We are not aiming at the component-level framework of the PSJ, instead We are interested in the key technology framework of PSJ in the scenario of maneuvering interception with a high dynamic flight vehicle. One significance of employing PSJ is the enhanced system stability,flight maneuverability and nearly zero miss distance guidance performance ability, which might have significant value in the hypersonic interception tasks.

本项目面向高速高动态拦截弹的亚毫秒级喷流快速响应、高精度姿态控制方法,在等离子体电动力学与飞行器制导控制领域开展交叉研究,研究采用异于常规气动控制的“等离子体合成射流(PSJ)”的高动态飞行器操控理论。通过分析长时间重复频率激励下PSJ的特性,提取出PSJ关键参数的演变规律;结合数值计算和实验验证,分析在不同飞行环境和不同飞行状态下PSJ对飞行器的操控基础特性。特别针对PSJ喷流的气动扰动问题,本项目基于“电流体动力学(EHD)”方法,采用外电场诱导PSJ喷流、实现喷流扰动气动特性的可控改善;突破目前常规的“扰动因子”工程性计算方法,提升姿态的快速操控效果。本项目跳出当前PSJ技术“部件”级分析的框架,探索其在拦截高超声速机动目标的高动态拦截弹上的整体应用关键技术体系;研究PSJ与高动态拦截弹趋零脱靶末制导控制的一体化关键共性技术;为高超声速机动拦截战略领域的基础研究提供有价值的成果。

项目摘要

项目按照申请书和计划书的要求,全面完成了规定的各项研究任务。根据申请书的研究内容,本项目在具体的实施中依托申请人在等离子体合成射流技术和高速飞行器制导控制两个方向的研究积累,针对等离子体合成射流在高动态飞行器快速高精度姿态控制问题,从飞行器整体操控的技术领域挖掘等离子体在不同飞行参数下和不同激励参数下高动态飞行器的姿态操控特性,分析得到等离子体快速姿态控制的操控机理。突破等离子体电流体动力学气动特性可控改善与飞行器总体、操稳/机动性、制导精度一体优化的关键基础技术,探索了应用于高超声速快速高精度制导控制新方法。本项目综合运用电动力学、等离子体合成射流控制和高动态飞行器姿态控制领域的专业知识,完成理论推导和验证分析工作。基于等离子体合成射流技术研究了其在高动态飞行器快速操控技术中的基础理论,仿真结果表明了本项目研究结论的正确性,并提炼出了有理论和工程应用价值的研究结论。研究成果发表17篇SCI论文,出版一作中文专著2部。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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