飛翼式柔性飛機(jī)縱向動(dòng)力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析?

沈華勛　徐亮　陸宇平　何真

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院, 南京　211106)

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飛翼式柔性飛機(jī)縱向動(dòng)力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析?

沈華勛徐亮陸宇平?何真

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院, 南京211106)

柔性飛行器在飛行過(guò)程中容易發(fā)生大變形,這種變形將導(dǎo)致機(jī)翼甚至整個(gè)飛行器的氣動(dòng)彈性和飛行動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生變化,特別是對(duì)穩(wěn)定性的影響.本文采用三段式剛體假設(shè),以變上反角的方式來(lái)描述機(jī)翼的展向彎曲變形,對(duì)一類(lèi)飛翼式柔性飛行器進(jìn)行了縱向動(dòng)力學(xué)建模,并進(jìn)一步分析了操縱面、推力和迎角與上反角的關(guān)系,以及變上反角對(duì)飛行穩(wěn)定性的影響.結(jié)果表明,在保持速度和高度不變的情況下,穩(wěn)定性受上反角的影響比較明顯,如果變形過(guò)大,飛行器將變?yōu)閯?dòng)不穩(wěn)定,且短周期模態(tài)不能保持.因此,為了保持飛機(jī)的縱向穩(wěn)定性,必須要控制飛機(jī)的變形.

柔性飛行器,上反角,動(dòng)力學(xué)建模,穩(wěn)定性

引言

第一次關(guān)于柔性飛行器的研究來(lái)自于NASA的Daedalus項(xiàng)目,目的是設(shè)計(jì)一款高空長(zhǎng)航時(shí)飛行器[1].在此基礎(chǔ)上,NASA又提出飛機(jī)環(huán)境研究和傳感器技術(shù)計(jì)劃,從而研制出以Helios為代表的一類(lèi)飛翼式飛行器[2].與常規(guī)飛行器相比,這類(lèi)飛行器最顯著的特點(diǎn)是飛行高度高,續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),機(jī)翼輕且展弦比大.

然而大量的研究表明[3-14]:這樣的結(jié)構(gòu)使得飛機(jī)在飛行過(guò)程中機(jī)翼容易發(fā)生大幅度的變形,這種變形會(huì)改變機(jī)翼的質(zhì)量分布和氣動(dòng)載荷分布,從而導(dǎo)致機(jī)翼甚至整個(gè)飛……