主管部门: 中国航天科技集团有限公司
主办单位: 中国航天空气动力技术研究院
中国宇航学会
中国宇航出版有限责任公司

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高速面对称飞行器总体抗失控设计方法

李华光 张静 郑宏涛 蔡巧言 李贵成

李华光, 张静, 郑宏涛, 蔡巧言, 李贵成. 高速面对称飞行器总体抗失控设计方法[J]. 气体物理, 2021, 6(6): 44-51. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0916
引用本文: 李华光, 张静, 郑宏涛, 蔡巧言, 李贵成. 高速面对称飞行器总体抗失控设计方法[J]. 气体物理, 2021, 6(6): 44-51. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0916
LI Hua-guang, ZHANG Jing, ZHENG Hong-tao, CAI Qiao-yan, LI Gui-cheng. A Multi-Disciplinary Designing Method Considering Controllability for High Speed Flight Vehicle[J]. PHYSICS OF GASES, 2021, 6(6): 44-51. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0916
Citation: LI Hua-guang, ZHANG Jing, ZHENG Hong-tao, CAI Qiao-yan, LI Gui-cheng. A Multi-Disciplinary Designing Method Considering Controllability for High Speed Flight Vehicle[J]. PHYSICS OF GASES, 2021, 6(6): 44-51. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0916

高速面对称飞行器总体抗失控设计方法

doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0916
详细信息
    作者简介:

    李华光(1982-)男, 博士, 高工, 主要研究方向为飞行器设计.E-mail: lhg945@126.com

  • 中图分类号: O354.4

A Multi-Disciplinary Designing Method Considering Controllability for High Speed Flight Vehicle

  • 摘要: 高速面对称飞行器大空域、宽速域和大攻角变化范围的飞行特点,导致失稳模式多、稳定性差、通道耦合严重、姿控难度大等系列问题,为飞行器的总体设计带来了很大挑战.文章针对高速面对称飞行器抗失控设计难题,基于耦合稳定性与可控特性理论研究,综合考虑总体多专业设计约束,发展了飞行器总体抗失控设计方法.通过该方法,可以获得多专业参数对总体性能与稳定特性的影响规律,进而对飞行器的总体性能、稳定性与可控性进行综合优化设计.

     

  • 图  1  横航向耦合稳定性判别图

    Figure  1.  Lateral directional coupling stability

    图  2  多专业分析流程图

    Figure  2.  Multi-disciplinary analysis process

    图  3  抗失控设计流程图

    Figure  3.  Multi-disciplinary stability designing process

    图  4  参数敏感度分析结果

    Figure  4.  Sensitivity analysis

    图  5  稳定性对比分析结果

    Figure  5.  Comparison of stability

    图  6  可控性对比分析结果

    Figure  6.  Comparison of controllability

    表  1  设计参数表

    Table  1.   Designing parameters

    symbols parameters
    rhead head radius
    swangle sweep angle of fuselage
    bhigh height of fuselage
    bodyup height of upside fuselage
    bodyside width of fuselage
    Tailx axial position of tail
    Tail1 height of tail
    Tail2 length of tail tip
    Tail3 length of tail root
    Tail4 length of rudder tip
    Tail5 length of rudder root
    TailSwAgl sweep angle of tail
    BF1 length of flap inside edge
    BF2 length of flap outside edge
    BF3 width of flap
    IX inertia X
    IXY inertia XY
    IY inertia Y
    IZ inertia Z
    Xcg X center of mass
    Ycg Y center of mass
    下载: 导出CSV
  • [1] 蔡巧言, 杜涛, 朱广生. 新型高超声速飞行器的气动设计技术探讨[J]. 宇航学报, 2009, 30(6): 2086-2091. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2009.06.006

    Cai Q Y, Du T, Zhu G S. The aerodynamic design technology for new type hypersonic vehicle[J]. Journal of Astronautics, 2009, 30(6): 2086-2091(in Chinese). doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2009.06.006
    [2] 包为民. 航天飞行器控制技术研究现状与发展趋势[J]. 自动化学报, 2013, 39(6): 697-702. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MOTO201306003.htm

    BAO W M. Present situation and development tendency of aerospace control techniques[J]. Acta Automatica Sinica, 2013, 39(6): 697-702(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MOTO201306003.htm
    [3] 张来平, 马戎, 常兴华, 等. 虚拟飞行中气动、运动和控制耦合的数值模拟技术[J]. 力学进展, 2014, 44: 201410. doi: 10.6052/1000-0992-14-027

    Zhang L P, Ma R, Chang X H, et al. Review of aerodynamics/kinematics/flight-control coupling methods in virtual flight simulations[J]. Advances in Mechanics, 2014, 44: 201410(in Chinese). doi: 10.6052/1000-0992-14-027
    [4] 李锋, 杨云军, 刘周, 等. 飞行器气动/飞行/控制一体化耦合模拟技术[J]. 空气动力学学报, 2015, 33(2): 156-161. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KQDX201502002.htm

    Li F, Yang Y J, Liu Z, et al. Integrative simulation technique of coupled aerodynamics and flight dynamics with control law on a vehicle[J]. Acta Aerodynamica Sinica, 2015, 33(2): 156-161(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KQDX201502002.htm
    [5] Weissman R. Development of design criteria for perdicting departure characteristics and spin susceptibility of fighter-type aircraft[R]. AIAA 72-984, 1972.
    [6] Weissman R. Status of design criteria for predicting depar-ture characteristics and spin susceptibility[R]. AIAA 74-791, 1974.
    [7] Weissman R. Preliminary criteria for prediciting departure characterisrics spin supceptibility of fighter-type aircraft[J]. Journal of Aircraft, 1973, 10(4): 214-219. doi: 10.2514/3.60216
    [8] 祝立国, 赵俊波, 叶友达. 高速飞行器耦合失稳分析及应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2015.

    Zhu L G, Zhao J B, Ye Y D. Coupling departure analysis and applications of high speed aircrafts[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2015(in Chinese).
    [9] 祝立国, 王永丰, 庄逢甘, 等. Weissman图的产生、发展及其在再入航天飞行器气动布局设计中的应用[J]. 宇航学报, 2009, 30(1): 13-17. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHXB200901002.htm

    Zhu L G, Wang Y F, Zhuang F G, et al. The derivation, development of Weissman chart and applications on configuration design of reentry vehicle[J]. Journal of Astronautics, 2009, 30(1), 13-17(in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YHXB200901002.htm
    [10] 闵昌万, 王颖. 高超气动外形设计的控制稳定性准则研究[M]. 北京: 科学出版社, 2019.

    Min C W, Wang Y. Study of stability and controllability rules for high speed aircrafts configuration design[M]. Beijing: Science Press, 2019(in Chinese).
    [11] 杜双奎. 试验优化设计与统计分析[M]. 北京: 科学出版社, 2020.

    Du S K. Design of experiments and statistics[M]. Beijing: Science Press, 2020(in Chinese).
    [12] 钟毅芳, 陈柏鸿, 王周宏. 多学科综合优化设计原理与方法[M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2006.

    Zhong Y F, Chen B H, Wang Z H. Method and principle of multidisciplinary optimization[M]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology Press, 2006(in Chinese).
    [13] 陈小前, 颜力, 黄伟. 高超声速飞行器多学科设计优化理论及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2020.

    Chen X Q, Yan L, Huang W. Multidisciplinary optimization theory and application[M]. Beijing: Science Press, 2020(in Chinese).
    [14] 赵选民. 试验设计方法[M]. 北京: 科学出版社, 2006.

    Zhang X M. Design of experiments method[M]. Beijing: Science Press, 2006(in Chinese).
    [15] 李云雁, 胡传荣. 试验设计与数据处理[M]. 北京: 化学工业出版社, 2017.

    Li Y Y, Hu C R. Experiment design and data processing[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2017(in Chinese).
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  215
  • HTML全文浏览量:  112
  • PDF下载量:  32
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-30
  • 修回日期:  2021-04-21

目录

    /

    返回文章
    返回