高速飛行器失控成因及操穩判據發展綜述

張 靜, 李華光, 鄭宏濤, 唐 鵬, 蔡巧言, 李貴成

(1. 西北工業大學無人系統技術研究院, 陜西西安 710072; 2. 中國運載火箭技術研究院, 北京 100076;3. 北京航空航天大學交通科學與工程學院， 北京 100083)

引 言

高速飛行器設計工作面臨的一個難題是飛行性能和機動能力極大提高的同時, 飛行器失控的危險在增加, 飛行器變得越來越難以操縱. 飛行器耦合問題, 即不同通道之間存在的氣動力或慣性力的關聯效應, 成為誘發飛行器穩定性偏離、 造成失控的最危險和最重要誘因之一[1-2].

隨著高速飛行器的發展, 出現了新的技術跨越和技術特點: (1)突破了傳統軸對稱基本布局方式, 采用面對稱布局, 總體設計復雜化[3]; (2)飛行器設計上要求大升力和低阻力, 實現升阻比遠大于1.0, 采用升力式再入, 或吸氣動力巡航, 實現大氣層內長距離飛行; (3)依靠空氣舵面實現對飛行器姿態的操縱和控制, 同時需要適應飛行器在Mach數和高度范圍更加廣泛的大飛行包線內飛行[4]; (4)擴大飛行包線, 增大了設計的優化空間, 但是由此需要氣動、 彈道和控制等系統設計適應各專業綜合和復雜的要求, 設計難度顯著增加[5-6]; (5)由于機動性的提高, 不可避免存在嚴重的各種類型的耦合, 處理不好會影響飛行器的設計水平和安全性.

圍繞高升阻比高速飛行器的設計, 在提高飛行性能的同時, 還需要同時考慮飛行器的抗失控能力, 這樣設計出來的飛行器才是安全和工程上可實現的. 在飛行器設計過程中……