高超音速飞行器动力学与动态特性分析

摘要

高超音速飞行器研究的关键技术涉及气动发动机一体化布局设计、动力装置的研制和选取以及复合制导技术与突防策略.本文针对高超音速飞行器总体设计的关键技术和动态特性进行分析,主要内容包括:1、对几种典型的高超声速飞行器气动外形和气动特性的比较和分析,其中包括翼身组合体、乘波体、升力体和锥形体,并对发动机的气动布局及关键技术进行分析,最后分析了高超音速飞行器的操控方案.得出采用乘波体气动布局、双模态超燃冲压发动机以及BTT转弯控制是高超音速飞行器适合的发展方向.2、根据高超音速飞行器的特点,设计了高超音速飞行器的任务剖面,包括初始段、巡航段和末端攻击段.根据给定的初始条件,计算了飞行器的整个飞行过程的理想弹道,并进行仿真分析.3、基于小扰动理论,对飞行器运动方程线性化,分析了其纵向和侧向的动态特性,包括静稳定性、自由扰动运动模态以及操纵特性,并重点分析和验证了气动舵和STT(侧滑转弯)控制方式能否满足高超音速机动性的要求.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2高超音速技术的发展现状

1.2.1国外高超音速技术发展的动态

1.2.2国内的高超音速技术发展现状

1.3本文研究的内容和采取的解决路线和措施

第二章高超音速飞行器总体技术

2.1气动布局分析

2.1.1锥形体

2.1.2翼身组合体

2.1.3升力体

2.1.4乘波体

2.2发动机

2.2.1发动机选择

2.2.2超燃冲压发动机的关键技术

2.2.3 双模态超燃冲压发动机

2.2.4燃烧室冲压发动机

2.2.5冲压发动机进气道布局

2.3操控方案

2.3.1气动舵控制

2.3.2侧喷控制

2.3.3复合控制

2.4制导系统

2.5结论

第三章飞行方案设计及特征点选择

3.1飞行任务剖面设计

3.2想弹道计算

3.2.1质量计算

3.2.2发动机推力计算

3.2.3基本假设

3.2.4方案飞行弹道

3.3仿真结果及特征点选择

3.3.1仿真曲线

3.3.1特征点选取

第四章高超音速飞行器纵向动态特性

4.1小扰动法理论

4.2纵向扰动运动模型假设

4.2纵向扰动动力学模型

4.3静稳定性分析

4.4自由扰动分析

4.5操纵特性分析

4.5.1纵向传递函数

4.5.1仿真及分析

4.6机动性分析

4.6.1机动性指标

4.6.2法向可用过载估算

4.6.3法向需用过载估算

第五章高超音速飞行器侧向动态特性

5.1侧向扰动动力学模型

5.2侧向静稳定性

5.3自由扰动分析

5.5操纵特性分析

5.5.1弹体侧向传递函数

5.5.2仿真结果及分析

5.6机动性分析

5.6.1侧向可用过载估算

5.6.2侧向需用过载估算

第六章总结及讨论

6.1总结

6.2对总体和控制系统的要求

6.2.1放宽静稳定度，人工增稳

6.2.2采用BTT(倾斜转弯)与RCS组合控制方式

致谢

参考文献

作者在硕士论文期间发表的文章

西北工业大学学位论文知识产权声明书和西北工业大学学位论文原创性声明