高超声速飞行器建模研究
作者:jnscsh 时间:2022-02-08 08:39:58 浏览次数:次
摘 要:该文基于NASPWinged-cone高超声速飞行器模型,研究了高超声速飞行器六自由度模型建立方法,并基于面元法计算的气动力对其纵向模态特性进行了初步研究,了解了高超声速飞行器纵向长短周期特性。该建模方法为初步分析、计算、模拟和表征高超声速飞行器运动规律的研究提供了方法。
关键词:高超声速飞行器 六自由度 纵向模态特性
中图分类号:V475文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)08(b)-0059-02
高超声速飞行器一般是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器。我国对高超声速技术的研究还处在起步阶段,正积极研究高超声速飞行器关键技术中的核心问题。
该文主要针对高超声速飞行器的气动特性,进行六自由度仿真模型建立及纵向模态特性分析的初步研究工作。
1 高超声速飞行器六自由度建模
Winged-cone是NASP高超声速飞行器研究的一个标准模型。图1为该高超声速飞行器的示例图[2]。飞机控制由左右升降副翼,,方向舵和鸭翼组成。高超声速飞行器的重心和转动惯量随飞行状态的变化而变,假设其重心只在X轴上变化[3]。
1.1 高超声速飞行器建模
通常综合考虑运动学、动力学、空气动力学、发动机及大气环境等数学模型,建立高超声速飞行器模型。在模型建立之前应进行相应的简化假设:高超声速飞行器为刚体,质量为常数;忽略地球自转,假设地面坐标系为惯性坐标系;忽略地球曲率,假设地球为平面;机体坐标系X轴和Y轴位于高超声速飞行器对称面,且飞机几何外形及质量分布对称;忽略来流压缩性;忽略发动机喷流对机体来流的相互干扰;合外力综合作用于重心[4]。
1.2 高超声速飞行器运动方程
1.3 空气动力学模型
1.4 高超音速飞行器发动机模型
发动机采用文献[6]提供的模型,其推力表达式为:
式中,为空气质量流量;为燃料质量流量;为燃气排气速度;为真空速;为喷管出口截面积;为喷气出口截面静压力;为大气压力。假设发动机喷管出口处燃气完全膨胀,即=,则发动机推力表达式可改为:
1.4.1 大气环境模型
2 高超声速飞行器纵向运动模型的建立及仿真分析
高超声速飞行器模型具有强耦合和强非线性,须对其全状态非线性运动方程进行解耦。在定常平飞状态下,高超声速飞行器的运动可以对纵向运动和横航向运动进行解耦。在气流坐标轴系下,飞行器的飞行速度V、航迹角,俯仰角速度q,迎角和飞行高度h为纵向运动的状态变量。由于定常平飞状态下,高超声速飞行器的滚转角、侧滑角、滚转角速度p以及偏航角速度r都为0,所以其运动方程可简化可简化为:
3 结语
本文基于NASPWinged-cone高超声速飞行器模型,对其六自由度的建模方法进行了研究,通过对其纵向模态特性的初步分析,了解了高超声速飞行器的纵向动态特性,该建模方法可作为初步研究高超声速飞行器操稳特性的基础。
参考文献
[1]张丽静,刘东升,于存贵,等.高超声速飞行器[J].航空兵器,2010(2):13-16.
[2]Keshmiri S,Mirmirani M D,Six-DOF modeling and simulation of a generic hypersonic vehicle for conceptual design studies[C]//In:AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit.Norfolk,Virginia,AIAA 2004.
[3]Shaughnessy J D,Pinckney S Z,McMinn J D,Hypersonic vehicle simulation model winged-cone configuration[R].NASA TM2102610,1991.
[4]杨新,王小虎,申功璋,等.飞机六自由度模型及仿真研究[J].系统仿真学报,2000,12(3):210-213.
[5]Miele,A.,Flight Mechanics, Theory of Flight Paths[M].Addison-Wesley:-Reading, MA,1962.
[6]Xu H,Minmirani M D, ioannou P A,Adaptive sliding mode control design for a hypersonic flight vehicle[J].Journal of Guidance,Control,and Dynamics, 2004,27(5).
[高超声速飞行器建模研究]相关文章
- 我国高超声速导弹技术性能猜析
- 未来战场的“倚天剑”:高超声速飞行器
- 战争的撒手锏:高超声速导弹
- 美国的高超声速计划
- 美国高超声速飞行器研制进展
- 高超声速与空天飞行器技术前景研究
- 专家解读“布拉莫斯-,2”高超声速巡航导弹
- 阻碍高超声速飞行的“四座大山”
- 从HSTDV试验看印度高超声速导弹武器的发展
- 高超声速飞行技术:挑战速度极限
- 21世纪电磁推进动力飞行器研制方案
- 飞行器热流分布及热能利用方案设想
- 抗震救灾的飞行器
- 碟形飞行器发展现状及其关键技术
- 新型复合飞行器的特点及应用
- 完美主义飞行器
- 中国自主轻型运动飞行器,“风翎号”完成首飞
- 乘波者飞行器,一小时打击全球
- 非常规布局的斜掠翼飞行器
- 形形色色的新飞行器
- 初中数学建模获奖论文范文
- 浅谈高中物理建模论文
- 风—光—燃气混合微电网的建模和仿真分析
- 发动机内部EGR建模与仿真分析
- 混合动力汽车发动机建模理论分析
- 新课标下数学建模的研究
- 基于应用效果的图像质量评价方法建模研究
- 模糊建模与控制及其在电厂热工自动控制中的应用
- 关于在高中数学课堂教学中切入数学建模的探索
- 将数学建模融入高中教学的实践研究
- 教育教学研究课题合同
- 样品研究报告
- 国际贸易论文研究方向范文
- 有关教育研究的论文
- 立式常压热水锅炉研究的最新发展
- 森林监测无线传感器网络自供电技术研究进展
- 化工工艺节能技术研究进展
- 制浆造纸生物质精炼技术研究进展
- 浅谈我国汽车发动机冷却水泵的研究进展
- 基于MEMS工艺的超微型航空涡喷发动机的研究进展和前景分析
- 上一篇:如何营造良好的小学数学教学环境
- 下一篇:小学数学教学的现实性探析