組合動力飛行器動力轉換過程推阻匹配與控制

劉得冕 陳永亮 吳 杰

（南京航空航天大學航空學院，非定常空氣動力學與流動控制工業和信息化部重點實驗室 江蘇 南京 210016）

0 引言

目前，越來越多學者對組合動力飛行器動力轉換過程中的推阻平衡和姿態控制進行研究。美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）在已建立的TBCC發動機數學模型的基礎上研究了模式轉換過程中的推力穩定問題，提出了一種LQR增益設計方法來控制飛行器，從而使推力損失最小。目前，國內很多高校對TBCC發動機內部部件進行優化，降低了發動機在動力轉換過程中的推力損失。

由于上述方法未考慮飛行器在動力轉換過程中發動機進氣道干擾對飛行器氣動參數的影響。而在對發動機本體進行優化時，也未考慮飛行器在進行動力轉換時飛行器姿態的變化對發動機的影響。因此，筆者針對上述方法存在的問題進行了分析、改進、仿真及蒙特卡洛測試，具體內容如下。

1 組合動力飛行器建模

該文研究的組合動力飛行器模型是根據NASA公開的飛行器模型，該模型六自由度方程可以由如公式（1）、公式（2）所示的非線性方程組來描述。

式中：、以及分別為飛行器的參考面積、飛行器所處高度的大氣密度和基準長度；C、C以及C分別為升力系數、阻力系數以及側力系數；C、C以及C分別為無量綱化后的滾轉力矩系數、俯仰力矩系數以及偏航力矩系數；、為渦噴發動機和沖壓發動機的輸出推力；、以及分別為飛行器所受到的阻力、側力和升力；為發動機輸出推力；……