飞行器纵向非线性动力学建模对稳定性的影响

叶柳青, 叶正寅

(西北工业大学 翼型叶栅空气动力学国家重点实验室, 陕西 西安 710072)



飞行器纵向非线性动力学建模对稳定性的影响

叶柳青, 叶正寅

(西北工业大学 翼型叶栅空气动力学国家重点实验室, 陕西 西安 710072)

飞行器的稳定性分析与建立的动力学分析模型密切相关。传统的稳定性分析方法是基于小扰动假设建立线性化模型，当飞行状态中非线性特征明显时,其结果误差会带来多大的影响是人们关心的问题。通过建立飞行动力学非线性模型和气动力非线性模型,采用时间推进方法对两类非线性问题进行了比较系统的研究。数值计算结果表明,飞行动力学非线性模型与线性模型相比,周期增大、幅值减小、衰减率增大;而非线性气动力模型对周期几乎没有影响,但对幅值有一定的影响。

非线性方程; 非线性气动力; 飞行动力学; 稳定性

0　引言

动力学模型中一类重要的非线性问题是气动力非线性。气动力非线性主要由气体粘性产生,如激波与附面层相互作用、流动分离、不稳定涡流等均会引起气动力非线性[1]。高超声速飞行器通常是钝头前缘,并伴随大迎角飞行,气动力非线性现象严重,即使在小迎角下飞行,气动力也是非线性的[2];另外,小展弦比机翼的翼尖涡会提供明显的非线性升力,升力系数曲线斜率会增大,当展弦比较大时,斜率会随着迎角减小[3];亚声速联翼布局的飞机在一定的迎角下,前翼绕流发生分离,影响后翼绕流流场,引起后翼气动效率降低,导致全机俯仰力矩随迎角发生非线性上仰[4]。……