国家自然科学基金(10872166)
- 作品数：7 被引量：17H指数：3
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- 具有非线性扰动运动特性的高超声速飞行器动态特性分析方法被引量：3
- 2012年
- 常规基于小扰动线性化处理的建模方法,忽略了参数偏差的高阶项,很可能造成高超声速飞行器高动态环境下扰动运动模型的不准确.针对此问题,提出了保留运动参数偏差二阶高次项的非线性扰动运动模型的建立方法;应用常微分方程理论,给出了具有非线性扰动运动模型的飞行器动态特性分析方法;针对参数变化不大和有较大变化参数的典型特性点进行了验证分析.结果表明,对于扰动量不大的特性点,基于线性扰动运动模型的稳定性与非线性扰动运动模型的稳定性分析结果一致;对于扰动量较大的特性点,基于线性扰动运动模型的稳定性与非线性扰动运动模型的稳定性分析结果存在差异.在对具有大动态环境的飞行器特性点进行动态分析时,必须要考虑模型的非线性影响.
- 方群王乐孙冲
- 关键词：高超声速飞行器动态特性常微分方程
- 基于实时优化的轨迹快速重构方法被引量：1
- 2009年
- 针对临近空间飞行器执行特定任务时,由于干扰的影响导致实际轨迹偏离初始设计轨迹的问题,本章利用一种基于拟牛顿法的轨迹优化算法,通过飞行状态反馈,提出了一种利用优化算法对飞行轨迹进行分段实时优化而实现干扰作用下的飞行轨迹快速重构方法。仿真结果表明,该算法能对干扰作用下的实际飞行轨迹偏离初始设计轨迹实现快速重构,从而消除随机干扰对临近空间飞行器的飞行影响。
- 李新三方群梁轲
- 关键词：拟牛顿法
- 高超声速飞行器动力学建模与分析被引量：5
- 2012年
- 吸气式高超声速飞行器本身具有复杂动力学特性,由于存在强烈的结构弹性/推力/气动的耦合以及其力学环境的诸多不确定因素,使得飞行器本身的动态特性相当复杂。经典牛顿力学方法建模难以清楚反映飞行器结构弹性/推力/气动耦合。为更为精确的分析高超声速飞行器复杂的动力学特性,本文针对吸气式高超声速飞行器采用拉格朗日法进行了建模与动态特性分析,选择了具有代表性的特征点,建立了小扰动模型,在不同特征点上采用拉格朗日模型和牛顿力学模型对比分析高超声速飞行器的动力学特性。结果表明,拉格朗日方法所建立的动力学模型能够更清楚地符合高超声速飞行器结构弹性和气动特性耦合以及发动机尾流和气动特性之间的耦合特性。
- 张晓东方群欧岳峰孙冲
- 关键词：高超声速飞行器动力学
- 吸气式高超声速飞行器动力学建模与分析被引量：1
- 2010年
- 基于拉格朗日力学原理建立了吸气式高超声速飞行器(AHFV)的动力学模型,并分稳定飞行和机动飞行2种情况进行了动力学分析。首先选择确定飞行器位姿的广义坐标,然后建立动能、势能以及广义力的表达,接着推导了AHFV的质心运动方程和绕质心转动运动方程。与传统飞行器动力学模型相比较,AHFV动力学模型中包括了发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响项。最后对AHFV动力学模型进行分析,分析表明:在稳定飞行时,AHFV发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响项可以忽略,而在机动飞行时,要考虑发动机内流体质量变化对飞行器动力学的影响。
- 方群陈记争马辉
- 关键词：高超声速飞行器动力学模型超燃冲压发动机
- 吸气式高超声速飞行器气动耦合干扰效应研究
- 2011年
- 研究飞行器与冲压发动机耦合干扰效率优化问题,由于吸气式高超声速飞行器机身与冲压发动机之间存在高度耦合,针对耦合效应不可避免对飞行器稳定性产生影响,为提高控制系统性能,提出飞行器机身与发动机之间的耦合干扰效应问题展开深入研究。在高超声速飞行器各部件无粘气动特性的基础上,采用尾气羽流分析模型研究机身与冲压发动机耦合干扰效应,并基于飞行器几何参数化模型进行仿真。结果表明分析模型能较精确地快速反应机身与冲压发动机之间耦合干扰效应,为吸气式高超声速飞行器机身/发动机一体化设计和控制系统优化设计及其动力学特性研究分析提供依据。
- 欧岳峰方群王乐
- 关键词：吸气式高超声速飞行器气动力计算
- 具有模型参数不确定性的高超声速飞行器动态特性分析及控制律设计被引量：5
- 2012年
- 大范围机动、质量分布快速变化、气动特性复杂,以及飞行器结构、气动、推力的相互耦合,使得高超声速飞行器动力学呈现出强不确定性,给其动态特性分析和控制器设计提出了挑战。文章针对高超声速飞行器模型参数不确定性问题,首先分析各种可能造成模型不确定性因素的物理本质,确定其主要影响因素;在此基础上建立了能够反映这些主要影响因素带来的具有参数不确定性问题的动力学模型;并分析每一个单独不确定性参数变化对飞行器特征根分布的影响;在考虑高超声速飞行器参数不确定性的情况下,针对刚体-弹性体模型,采用修正的反馈线性化方法设计控制律。研究结果对高超声速飞行器的动力学特性分析、总体设计、控制系统设计、准确度分析等提供具有重要参考价值的依据。
- 孙冲方群袁建平
- 关键词：高超声速飞行器
- 基于泰勒展开高次项修正的高超声速飞行器动态特性分析方法被引量：2
- 2011年
- 飞行器动力学特性的准确分析与其总体、控制系统设计及准确度分析等有着非常密切的关系。传统的分析方法是基于小扰动假设的线性化方法,即将非线性的扰动运动方程进行线性化处理,利用线性化的方程逼近非线性动力学方程。在小扰动的情况下,这种近似的结果能够保证误差在允许的范围内。然而对于诸如高超声速飞行器这种具有运动范围大、运动过程中受到的各种干扰严重、气动参数的非线性特性明显等特点的飞行器,小扰动假设显然在很多飞行状态下是不合适的,必然会带来扰动运动建模的不准确性,从而导致动态特性分析结果的不准确,对总体、控制系统设计及准确度分析造成错误的结果。文章针对高超声速飞行器在大机动状态下的动态稳定性分析问题,对基于线性化方法得到的平衡特征值是否能够反映非线性特征值所有的运动特征进行研究。首先规划一条航迹,在这条航迹上选择具有代表性的特征点,并在这些特征点上进行泰勒展开,建立保留相关变量高阶项的扰动运动模型;然后利用高阶项信息对线性化方程进行修正,并求出修正后的特征值;利用特征值扰动理论对线性化的扰动运动特征根和基于高阶项修正的扰动运动特征根进行对比分析。结果表明在满足给定精度要求的条件下,可以用范数法则来判定在何种条件(主要考虑扰动的幅值范围)基于小扰动的线性化模型可以适用,在何种条件下必须考虑高阶项的非线性特性。为具有复杂非线性和大扰动值特性的飞行器动态特性分析提供参考依据。
- 孙冲方群王乐
- 关键词：高超声速飞行器动态特性
