【摘 要】
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小展弦比飞翼布局成为了下一代超声速作战飞机的理想构型,但其横航向操稳和控制问题也更加棘手。本文针对一种小展弦比飞翼标模开展了风洞试验测量,明确了大迎角下的气动特性和操稳特点,进而设计了增稳控制律,并通过飞行仿真探究了该机型大迎角状态的飞行特点和机动能力。首先,通过静态和动态风洞试验,分析了飞机大迎角下的气动特性、静稳定性、动态阻尼特点和舵面操纵性能。结果表明,该构型航向静不稳定且横航向操纵效率较低
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小展弦比飞翼布局成为了下一代超声速作战飞机的理想构型,但其横航向操稳和控制问题也更加棘手。本文针对一种小展弦比飞翼标模开展了风洞试验测量,明确了大迎角下的气动特性和操稳特点,进而设计了增稳控制律,并通过飞行仿真探究了该机型大迎角状态的飞行特点和机动能力。首先,通过静态和动态风洞试验,分析了飞机大迎角下的气动特性、静稳定性、动态阻尼特点和舵面操纵性能。结果表明,该构型航向静不稳定且横航向操纵效率较低。在中等迎角范围内,横向静稳定性也已丧失,并且动态阻尼特性较为复杂,随运动频率呈不规律变化。另外,以风洞试验数据为基础,分别为不同形式的气动力建立数学模型。其中β模型将横航向非定常气动力的来源归结于旋转速率和侧滑角变化率两个因素,对两种来源的气动力分别建模使得整体精度远高于常规动导数模型,能更准确地描述大迎角横航向动态阻尼特性。随后,设计了一套增稳系统以实现大迎角可控飞行。与传统增稳控制律不同,β模型数据以名义动导数的形式应用到控制律设计中,可根据不同耦合比确定多个反馈增益,同时也弥补了动导数与小扰动方程在较大迎角下难以适用的缺陷。最后,开展了基于全机物理参数的飞行仿真,以验证增稳控制效果和飞机机动飞行能力。仿真结果显示,增稳控制律可实现大迎角可控飞行,飞机能进入一种陡尾旋且容易改出,而过失速机动难以完成则归咎于操纵效率的不足。
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