高速飞行器失控成因及操稳判据发展综述

张 静, 李华光, 郑宏涛, 唐 鹏, 蔡巧言, 李贵成

(1. 西北工业大学无人系统技术研究院, 陕西西安 710072; 2. 中国运载火箭技术研究院, 北京 100076;3. 北京航空航天大学交通科学与工程学院， 北京 100083)

引 言

高速飞行器设计工作面临的一个难题是飞行性能和机动能力极大提高的同时, 飞行器失控的危险在增加, 飞行器变得越来越难以操纵. 飞行器耦合问题, 即不同通道之间存在的气动力或惯性力的关联效应, 成为诱发飞行器稳定性偏离、 造成失控的最危险和最重要诱因之一[1-2].

随着高速飞行器的发展, 出现了新的技术跨越和技术特点: (1)突破了传统轴对称基本布局方式, 采用面对称布局, 总体设计复杂化[3]; (2)飞行器设计上要求大升力和低阻力, 实现升阻比远大于1.0, 采用升力式再入, 或吸气动力巡航, 实现大气层内长距离飞行; (3)依靠空气舵面实现对飞行器姿态的操纵和控制, 同时需要适应飞行器在Mach数和高度范围更加广泛的大飞行包线内飞行[4]; (4)扩大飞行包线, 增大了设计的优化空间, 但是由此需要气动、 弹道和控制等系统设计适应各专业综合和复杂的要求, 设计难度显著增加[5-6]; (5)由于机动性的提高, 不可避免存在严重的各种类型的耦合, 处理不好会影响飞行器的设计水平和安全性.

围绕高升阻比高速飞行器的设计, 在提高飞行性能的同时, 还需要同时考虑飞行器的抗失控能力, 这样设计出来的飞行器才是安全和工程上可实现的. 在飞行器设计过程中……