臨近空間柔性飛行器輸出反饋控制方法研究

王民泰,曹云峰,周嘉麒

(南京航空航天大學航天學院,江蘇 南京 210000)

1 柔性飛行器的發展

1.1 臨近空間和柔性飛行器

臨近空間(Near Space,簡稱NS)是介于航空領域與航天領域之間且尚未被充分開發利用的空間領域,又被稱為近空間、亞軌道空間、空天過渡帶等。該空間距地面20 ～100 km,包含大氣平流層、中間大氣層、部分電離層三個區域,該高度高于傳統航空設備等飛行器的最高飛行高度,但是低于衛星、空間設備等航天器的軌道運行高度。臨近空間具有平均風速低，氣象條件穩定，太陽光輻照強度大，濕度小，阻力小，電磁特性優良等優點。

臨近空間大氣稀薄的環境致使飛行器在該區域很難獲得較大的升力,因此,航空飛行器無法飛行到該空間,而無動力軌道航天器在該空間又會因為大氣阻力的黏滯作用而迅速墜落。柔性飛行器因具有柔性機翼,能夠獲得較大的升力,因此能在該空間長期飛行,進行偵察、監視、跟蹤等活動。

隨著世界各國軍事科技的飛速發展,低空飛行的飛行器安全性不再得到保障。為能繼續執行情報收集、目標偵察、網絡通信等軍民活動,各國迫切需要能夠避免地面炮火攻擊,進行高空長時間飛行的飛行器,于是,高空長航時飛行器(High Altitude Long Endurance,簡稱HALE)應運而生。為了完成高難度的飛行任務,需要HALE的機翼具有大展弦比,進而獲得較大的升阻比,并且,機身的輕薄特點使得機翼的柔性較大,所以,這類具有大展弦比機翼的高空長航時飛行器又被稱為柔性飛行器(Flexible Aircraft,簡稱FA)。……