升力體外形布局參數(shù)對(duì)橫側(cè)向耦合穩(wěn)定性的影響分析

張青青, 張石玉, 趙俊波, 趙力寧

(中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院, 北京 100074)

引 言

世界各軍事強(qiáng)國(guó)都加緊發(fā)展高超聲速機(jī)動(dòng)飛行器, 該類飛行器具有打擊范圍大、 作戰(zhàn)響應(yīng)快、 突防能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), 可實(shí)現(xiàn)大范圍機(jī)動(dòng)、 寬速域、 大空域飛行, 處于高超聲速武器裝備發(fā)展的技術(shù)前沿. 目前, 我國(guó)高超聲速飛行器存在耦合效應(yīng)強(qiáng)、 操控難度大、 極易失控等問題, 制約高超聲速飛行器機(jī)動(dòng)范圍、 操控性能等總體性能提升.

HTV-2于2010和2011年兩次飛行試驗(yàn)均告失敗. 分析得出失敗原因之一是, 出現(xiàn)了滾轉(zhuǎn)/偏航耦合運(yùn)動(dòng), 誘導(dǎo)的超調(diào)偏航/滾轉(zhuǎn)力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際可控能力, 導(dǎo)致姿態(tài)失控[1-5]. 由此可見, 研究高超聲速飛行的參數(shù)耦合效應(yīng)問題, 對(duì)實(shí)現(xiàn)再入飛行器大范圍機(jī)動(dòng)和穩(wěn)定可控飛行, 提升高超聲速武器綜合性能具有重要意義.

氣動(dòng)布局是飛行器研制的基礎(chǔ), 布局參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響研究和對(duì)參數(shù)耦合效應(yīng)研究都具有根基性作用, 是寬速域、 大空域再入機(jī)動(dòng)飛行器抗失控設(shè)計(jì)的重要研究?jī)?nèi)容.

本文基于CST外形參數(shù)化建模方法和高速氣動(dòng)特性快速分析方法, 結(jié)合科學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析方法, 研究了升力體外形布局參數(shù)對(duì)橫側(cè)向耦合穩(wěn)定性的影響規(guī)律.

1 外形參數(shù)化建模方法

飛行器幾何外形參數(shù)化建模是布局參數(shù)影響分析的第一步, 可對(duì)某一類型布局飛行器的氣動(dòng)特性規(guī)律開展研究, 從而探索其普適性規(guī)律, 也可以有效提高飛行器氣動(dòng)布……