考虑气动—推进—弹性耦合的高超声速飞行器面向控制建模与分析

摘要

针对高超声速飞行器机身极易发生弹性振动,模型具有非线性、强耦合及不确定性等特点,提出了考虑气动-推进-弹性耦合的综合建模方法.首先,利用假设模态法计算弹性模态及弹性振动效应,采用斜激波和普朗特-迈耶流理论、Eckert参考温度法及一维可压缩流关系式估算气动力、俯仰力矩及推力,考虑气流黏性及机身弹性变形影响,加入了黏性及弹性振动效应,更接近于真实物理特性;然后分析了弹性振动引起的机体变形角及机身表面流体特性;并基于机理推导所获取的气动数据,利用曲线拟合方法,建立了考虑气动-推进-弹性耦合的高超声速飞行器面向控制模型.气动和动态特性分析结果表明,弹性振动改变了飞行器弹性模态及气动布局,面向控制模型降低了模型复杂度,并保留了机理模型的物理耦合特性及非最小相位现象.