考虑气推耦合的三维高超声速飞行器建模  被引量:1

Modeling of a 3-D Hypersonic Vehicle with Aerodynamic/Propulsion Coupling

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作  者:张希彬[1] 张振兴 ZHANG Xi-bin;ZHANG Zhen-xing(School of Science,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China)

机构地区:[1]天津科技大学理学院,天津300222

出  处:《控制工程》2023年第5期796-802,共7页Control Engineering of China

基  金:天津市高等学校基本科研业务费资助项目(2018KJ112)。

摘  要:针对一类三维高超声速飞行器几何构型,考虑气动和推进系统之间的耦合效应,采用机理分析法,建立了三维飞行器机理模型。首先,采用牛顿定律,给出高超声速飞行器的六自由度运动方程;其次,利用斜激波和Prandtl-Meyer膨胀波理论,计算飞行器机身各表面及控制面的压强,并基于飞行器的几何构型,考虑飞行器横截面的变化,采用微元法,估算了机身前体、发动机和后体等3部分受力;最后,在一定的气动条件下,对飞行器机理模型线性化,气动和动态特性仿真分析表明,所建立的模型能够体现气动与推进系统的耦合,模型的横向和侧向都是不稳定的,且具有非最小相位现象。For a three dimensional hypersonic vehicle configuration,a physics-based vehicle model with aerodynamic/propulsion coupling is presented by using the mechanism analysis.Firstly,equations of motion for six degree of freedom model is derived from the Newtonian approach.Then,the Oblique shock and Prandtl-Meyer expansion flow theory are used to estimate the aerodynamic load on the vehicle.Differential element method is applied to calculate the forces and moments of the forebody,engine and aftbody surfaces with curved cross sections.Finally,the model is linearized under certain flight conditions.The simulation results show that the model has the couplings between the aerodynamic and propulsion system.The longitudinal and lateral modes of the model are all unstable and contain non-minimum phase phenomena.

关 键 词:高超声速飞行器 六自由度 运动方程 气动-推进耦合 

分 类 号:O29[理学—应用数学] V249.1[理学—数学]

 

参考文献:

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二级参考文献:

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耦合文献:

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引证文献:

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