高超聲速飛行器再入末端BTT180控制技術(shù)研究.pdf

1、高超聲速飛行器再入末端通過(guò) BTT180快速機(jī)動(dòng)，迅速下壓軌跡，完成垂直打擊任務(wù)。BTT180控制關(guān)鍵是如何在有限的舵面內(nèi)滿足滾轉(zhuǎn)角速率指標(biāo)要求以及補(bǔ)償抑制“急滾”過(guò)程中的耦合，本文從工程應(yīng)用角度解決樣例飛行器再入末端BTT180控制問(wèn)題。
　　本文提出建立高超聲速飛行器通用的動(dòng)力學(xué)模型庫(kù)思想，將非線性動(dòng)力學(xué)模型解耦為剛體六自由度庫(kù)和氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分，然后給出相應(yīng)的接口函數(shù)定義。最后，沿BTT180飛行軌跡線配平線性化得到小擾動(dòng)線

2、性模型并分析BTT180階段的操穩(wěn)性。針對(duì)再入末端荷蘭滾不穩(wěn)定問(wèn)題，推導(dǎo)了荷蘭滾模態(tài)高精度近似解析式，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證解析式的正確性，該解析式表明β&反饋是增穩(wěn)荷蘭滾模態(tài)最直接、最有效的途徑。
　　借鑒早期航天飛機(jī)再入段橫側(cè)向滾轉(zhuǎn)控制的思想，融合β&增穩(wěn)荷蘭滾的方法，給出高超聲速飛行器再入段兩種典型的滾轉(zhuǎn)控制策略。考慮到再入段飛行器氣動(dòng)參數(shù)強(qiáng)不確定性強(qiáng)，采用μ分析方法評(píng)估兩種典型滾轉(zhuǎn)控制策略的魯棒性。
　　BTT180階段

3、一般以大迎角飛行，大迎角下采取非常規(guī)的BTT180控制策略，并在此基礎(chǔ)上提出“基于角速率指令回路的非常規(guī)BTT180控制”策略。為滿足“急滾”要求，提出先降低至小迎角采取常規(guī)的BTT180控制策略，待完成BTT180后再恢復(fù)至大迎角狀態(tài)采取非常規(guī)的BTT180控制策略。非線性仿真結(jié)果表明基于角速率指令回路的BTT180控制策略的響應(yīng)快，小迎角下能夠?qū)崿F(xiàn)60°/s的“急滾”要求，舵面具有足夠的控制余量，且加入前饋抗側(cè)滑控制器后可以保證側(cè)滑