格栅舵控制巡飞导弹纵向动态特性分析

为了研究某型采用格栅舵进行控制的巡飞导弹的纵向动态特性,分析了飞行时格栅舵偏转提供的控制力,采用小扰动线性化理论对气动力、气动力矩与运动方程进行了线性化,建立了纵向扰动运动方程组.选取巡飞初始状态为特征点,计算出该状态下各动力系数的值,由扰动运动方程组求得纵向自由扰动下各运动偏量的动态响应及以舵偏为输入的各偏量传递函数...     

弹性变形对大长细比导弹纵向稳定性的影响

综合考虑飞行动力学和气动弹性力学的相互影响,基于结构弹性模态和刚体飞行模态,耦合求解非定常气动力和结构动力学模型,研究大长细比导弹受弹性变形影响时的纵向稳定性.研究发现,大长细比导弹的弹性特征明显,结构弹性变形和刚体运动之间的相互影响不容忽视,分析大长细比导弹稳定性时需要将结构弹性变形与刚体运动统一起来进行研究.考虑刚体俯仰模态后,导弹的稳定性发生显著变化,系统由稳定变为不稳定,在较低动压下系统失稳,主要表现为俯仰模态的静失稳发散.来流动压和结构刚度会影响大长细比导弹的纵向稳定性.     

大振幅强迫俯仰振动下的钝锥体动态特性数值研究

为研究高超声速弹道导弹外形(HBS)在大振幅条件下的动态运动特性,采用空间二阶精度的NND格式和含双时间步法的AF-ADI隐式时间方法离散非定常N-S方程,数值模拟了HBS标模以不同振幅、频率强迫俯仰运动的非定常流场.模拟得到了大振幅强迫振动HBS外形下的气动力/力矩特性以及非定常运动的流场显示,结果表明,大振幅俯仰运动条件下HBS标模的气动力/力矩具有迟滞特性,并受到俯仰振动幅度和频率的影响.     

国外飞行器气动伺服弹性研究概况

简述了下列问题 :结构固有振动和非定常气动力计算方法 ;气动伺服弹性建模及模型简化 ;气动伺服弹性分析方法和计算机程序 ;结构 /控制一体化设计 ;气动加热对气动伺服弹性不利影响 ;气动伺服弹性分析和设计技术的应用情况     

吸气式高超声速飞行动力学建模与分析

针对吸气式高超声速飞行器纵向动态特性问题,首先建立高超声速气动力/推进系统一体化模型和飞行器纵向运动方程;其次导出纵向扰动运动方程,并验证小扰动线性化的合理性;最后通过时频域分析纵向自由扰动运动特性及高度和黏性对动态特性的影响。研究结果表明:吸气式高超声速纵向自由扰动运动可分为短周期姿态与长周期轨迹运动两个阶段,飞行动态特性分析与综合可忽略高度偏量的影响,只需对短周期运动的典型二阶系统进行研究;高度对短周期姿态基本无影响、对长周期轨迹影响很大。     

弹性体导弹主动减振组合控制器设计

将导弹弹体弹性变形引起的附加气动力引入导弹刚体运动方程和弹性振动方程,推导出弹性体导弹数学模型,在此基础上引入主动作动力,建立起适合进行主动减振设计的弹性体导弹状态空间模型.针对解耦的刚性子系统设计H∞控制器模拟刚体导弹控制器,针对弹性子系统设计LQR控制器,再考虑耦合项对弹性子系统进行控制器设计,得到主动减振组合控制器.仿真结果验证了所设计的组合控制器在保证弹体运动姿态控制的同时具有较好的减振效果.     

大展弦比等剖面多段折叠翼颤振特性

对大展弦比多段折叠翼的颤振特性进行研究,使用弯扭组合梁元模拟机翼弯曲和扭转两种变形形态,结合修正的气动片条理论,得到大展弦比机翼不同折叠姿态下的颤振速度和颤振频率数据。考虑到各段机翼折叠角的变化,基于有限元理论建立包含折叠角参数的结构动力学模型,并通过模态截断将其缩减并解耦。根据Theodorsen非定常气动力理论在频域内修正弯扭组合梁元上的气动升力和俯仰力矩,并基于V-g(V为机翼与未扰空气之间的相对速度,g为人工结构阻尼)法引入人工结构阻尼,对在不同折叠状态下的多段折叠翼进行颤振计算。研究结果表明：机翼结构的固有频率会随着折叠角的变化呈现非线性增长形态,而颤振速度和颤振频率随折叠角的变化规律基本相同,且外侧机翼折叠角的存在可有效提高机翼的颤振速度;当固定最外侧段机翼的折叠角时,机翼段数的增加对颤振速度的影响不明显。     

基于自适应控制器的无人机飞行控制系统研究

针对一种大展弦比、V形尾翼常规布局小型无人机,在低空低速大扰动条件下飞行的飞行控制策略进行了研究.对无人机运动状态建模分析,设计了一种自适应PID控制器,采用六自由度非线性运动模型进行控制率的仿真验证,并将算法融合在定姿、定高和定航迹跟踪飞行控制实验中.仿真及实际飞行实验结果表明,所设计的自适应PID控制器有效的抑制了大扰动条件下对飞机姿态、位置的影响,满足了飞行任务的需求,并获得了良好的动态性能指标.     

柔体弹道中弹轴运动微分方程组

从弹箭空间六自由度运动和动态变形耦合的动力学模型出发 ,利用振动模态方法对弹体的柔性变形和动态变形耦合的动力学模型出发 ,利用振动模态方法对弹体的柔性变形和动力学方程组进行了分析 ,得到了柔体弹道的模态化方程组 ,以此为基础推导了弹轴摆动和弹性振动耦合的运动微分方程组     

大长细比飞行器整弹颤振性能分析

大长细比飞行器弹体对升力面非定常气动力存在干扰,在超音速阶段,不应忽略该干扰对整弹颤振性能的影响.文中利用核函数法计算升力面的非定常气动力,比较了单升力面、升力面与弹体、整弹情况下的广义气动力,结果表明,存在干扰体时,非定常气动力出现很明显的变化.在此基础上进行的全弹颤振计算表明,弹体干扰在非定常气动力和全弹颤振计算中不可忽略,弹体的干扰提高了整弹颤振临界速度.     

翼型低速动态气动特性的实验技术研究

飞行器超过失速迎角后,其动态失速气动特性与静态气动特性迥然不同。为了分析飞行器失速后的非定常气动特性,文中设计了一种翼型低速动态测压实验方法,通过改变翼型的振幅和振动频率,研究了翼型俯仰、沉浮振动的非定常气动特性,分析了各种因素对动态失速特性的影响。俯仰运动时,翼型升力随振动频率的增加而增大,失速延迟。在沉浮运动中,当频率较小时,翼型的升力和失速迎角受振幅的影响较为明显。     

航炮吊舱偏流装置的膛口流场数值模拟

为减小安装于机翼下的吊舱航炮膛口流场对机翼的危害,根据国外先进的航炮吊舱偏流装置结构,设计了一种带斜切角的航炮吊舱偏流装置,基于三维Euler方程并结合流体力学计算软件,应用重叠网格技术,分别对有、无偏流装置时的膛口流场进行了数值仿真,其中在有偏流装置的情况下,分别对斜切角为0°,30°,60° 3种斜切角度的偏流装置膛口流场进行了仿真分析,主要研究了在不同斜切角度偏流装置下的非对称流场结构对机翼产生的危害。研究结果表明,此偏流装置将对称性流场变为了非对称流场,能有效降低火药燃气对机翼的冲击和灼伤,并且随着偏流装置斜切角的增大,效果越明显,起到了降低火药燃气的对机翼危害的作用。同时,通过对弹丸侧向速度的计算,得到了弹丸的侧向速度增量,弹丸的侧向速度主要由偏流装置的偏心结构和斜切角引起,随着斜切角的增大,弹丸侧向速度增量有先减小后增大的趋势,选择合适的斜切角能使弹丸侧向速度增量最小,保证了射击精度。     

薄片状体沉降过程中的多体干扰流场特性

针对薄片多体气动力干扰问题,建立了相关的控制方程和湍流方程,分别采用二阶迎风格和全隐式方法进行空间离散和时间离散,建立了含碰撞响应的非结构动网格方法.利用耦合求解Navier-Stokes方程和刚体动力学方程,数值模拟了薄片多体沉降过程.数值模拟结果与试验记录的运动状态符合较好.对薄片多体沉降干扰非定常流场结构变化的分析和对其流动机理的研究结果显示,多体间的干扰不仅改变物体的运动姿态,而且促进分离.近距的初始相对位置下,薄片运动初期产生接触,提供了物体分离的反向冲量.薄片在干扰作用下滞空翻转并存在互斥的趋势,侧缘形成附着涡,伴随着物体运动发展脱落.     

跨大气层飞行器气动伺服弹性稳定性分析方法研究

跨大气层飞行器通常采用翼身组合体外形,机体结构柔性大,飞行控制系统通道之间交联耦合且通频带宽、再入扰动因素复杂、气动加热严重,上述因素可能导致气动伺服弹性或热气动伺服弹性问题。考虑外界干扰不确定性、飞行器模型摄动和控制通道耦合等因素,跨大气层飞行器需进行多通道交联耦合气动伺服弹性鲁棒稳定性分析。通过弹性飞行器动力学建模、非定常气动力拟合、伺服系统和飞行控制系统建模,建立了气动伺服弹性系统的闭环模型。在此基础上对Nyquist方法、最小奇异值法以及结构奇异值μ方法等气动伺服弹性稳定性分析方法进行了分析与讨论,得出相关结论。     

鸭式布局双旋稳定弹强迫运动理论研究

为深入理解鸭式布局双旋稳定弹的动力学特性,对前体鸭舵周期性干扰引起的强迫运动进行了理论研究。建立一个简化七自由度飞行动力学模型,利用双旋稳定弹的横向运动方程组,在小攻角条件下推导出线性攻角运动模型,得到周期性舵控作用强迫项对应特解的具体表达式。通过对攻角快、慢圆运动角频率及强迫振幅变化特性在不同条件下的仿真分析,讨论该强迫运动的共振条件,分析舵面偏转角、舵面位置和极转动惯量比对共振幅值的影响。对大攻角条件下的前体转速闭锁问题进行初步分析,导出了该弹发生转速闭锁的稳定方位角及临界攻角表达式。     

导弹气动弹性稳定性分析

以某导弹为例,从颤振和气动伺服弹性两方面对导弹气动弹性稳定性进行了分析研究.在颤振分析中,开展了全弹结构动特性计算,采用超声速偶极子格网法计算了高超声速非定常气动力,对导弹部件和全弹进行颤振计算分析,对空气舵舵系统刚度设计提出了要求.在气动伺服弹性稳定性分析中,建立了导弹俯仰通道气动伺服弹性运动方程,采用Nyquist方法分析了闭环系统的稳定性和稳定裕度.     

某鸭式布局弹箭的俯仰动导数计算与分析

为了研究鸭式布局弹箭俯仰动态特性,应用基于N-S方程求解的时空二阶精度的隐式迭代算法,结合刚性动网格技术,采用小振幅强迫俯仰振动法,对某鸭式布局弹箭的俯仰动导数数值计算进行了研究。以国际动导数Finner标模为对象进行了计算验证,计算结果与实验结果吻合良好,表明该文采用的方法具有较高的精确性,使用的计算条件是可行的。在此基础上,进一步探究了某鸭式布局弹箭俯仰动导数随初始攻角、马赫数的变化关系,结果表明,对于该鸭式布局弹箭,其俯仰动导数随攻角、马赫数的变化规律与俯仰力矩系数的变化规律基本保持一致。     

亚音速条件下可偏转头部弹气动特性研究

通过数值模拟对可偏转头部弹在0.35Ma、偏转角为0°～5°时的气动特性进行相关研究。当头部发生偏转时,压心发生变化且产生横向作用力使得弹丸偏离原弹道。随着偏角的增加,压心先向着头部移动;当偏角进一步增大时,压心不再继续向前移动。攻角的存在使得阻力系数增大,而Z向力系数基本不变。     

基于二维分岔的超空泡航行体非线性动力学特性分析

基于二维分岔图,利用相轨图、时域仿真图、Lyapunov指数谱等动力学分析工具分析了超空泡航行体复杂的动力学行为,探讨了超空泡航行体运动状态随尾翼偏转角反馈控制增益及空化数的变化规律,确定了航行体稳定运动的条件和参数范围。结果表明:随着参数的变化,超空泡航行体的动力学行为中存在分岔、混沌、周期窗等丰富的非线性物理现象; 合理调整尾翼偏转角,能够有效抑制航行体的振荡与冲击。研究结果对超空泡航行体控制器的设计具有重要的指导意义。     

固定舵二维修正弹外弹道仿真与动态模拟

为研究固定舵二维弹道修正弹的修正能力,采用流体力学分析软件Fluent与机械系统动力学自动分析软件Adams联合仿真方法建立了固定舵二维修正弹的动力学仿真模型。基于鸭舵修正原理提出了仿真环境下鸭舵减旋和测姿的模拟方法,在Adams软件环境下通过在舵片模型上建立Marker监测点实现了对鸭舵实时滚转角的直接监测;应用该仿真方法对横风作用力从1 N增大到10 N的情况进行仿真,相比于无风干扰,横偏增加了36.5%到298.0%;分别对10 N横风作用力、0.5°横向跳角和0.5°定起角干扰下的弹道修正进行了仿真。研究结果表明：相对于无修正情况下的横偏,在10 N横风作用力下的修正量能够达到90%,由跳角引起的横向、纵向落点偏差得到显著降低;通过与半实物仿真实验及实弹射击试验的对比,证明该仿真方法具有一定的合理性。