升力体外形布局参数对横侧向耦合稳定性的影响分析

张青青, 张石玉, 赵俊波, 赵力宁

(中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074)

引 言

世界各军事强国都加紧发展高超声速机动飞行器, 该类飞行器具有打击范围大、 作战响应快、 突防能力强等优点, 可实现大范围机动、 宽速域、 大空域飞行, 处于高超声速武器装备发展的技术前沿. 目前, 我国高超声速飞行器存在耦合效应强、 操控难度大、 极易失控等问题, 制约高超声速飞行器机动范围、 操控性能等总体性能提升.

HTV-2于2010和2011年两次飞行试验均告失败. 分析得出失败原因之一是, 出现了滚转/偏航耦合运动, 诱导的超调偏航/滚转力矩远远超过了实际可控能力, 导致姿态失控[1-5]. 由此可见, 研究高超声速飞行的参数耦合效应问题, 对实现再入飞行器大范围机动和稳定可控飞行, 提升高超声速武器综合性能具有重要意义.

气动布局是飞行器研制的基础, 布局参数对稳定性的影响研究和对参数耦合效应研究都具有根基性作用, 是宽速域、 大空域再入机动飞行器抗失控设计的重要研究内容.

本文基于CST外形参数化建模方法和高速气动特性快速分析方法, 结合科学试验设计及结果分析方法, 研究了升力体外形布局参数对横侧向耦合稳定性的影响规律.

1 外形参数化建模方法

飞行器几何外形参数化建模是布局参数影响分析的第一步, 可对某一类型布局飞行器的气动特性规律开展研究, 从而探索其普适性规律, 也可以有效提高飞行器气动布……