为了研究变体飞行过程中不同的气动结构对控制系统产生的影响,利用多刚体动力学对飞行器各个通道进行建模,通过对变体过程气动参数的研究,探寻变体飞行器不同变形状态的升阻比变化规律,推导了飞行器实现最佳控制品质的控制律。设计了线性二次型控制器,并通过Simulink进行仿真验证,结果表明:计算条件下变体飞行器的最佳升阻比可以改变36%,收敛快速性可以提高128.61%;通过变体,飞行器可以大幅度改变升阻特性,系统稳定性和收敛快速性都得到了很大提高。

针对传统巡航导弹只有固定的气动外形,无法根据不同的弹道段飞行任务保持最佳气动性能的问题,设计了一种“剪切式掠翼”巡航导弹构型的变体飞行器。在亚声速和低超声速飞行时的外流场进行数值计算,得到变掠翼巡航导弹的气动特性参数;为获取巡航导弹在各速域下的最优掠角,采用遗传算法对变掠翼巡航导弹气动力系数进行全局寻优。结果表明结合遗传算法可以合理得出变掠翼巡航导弹在各速域下的最优掠角;在亚声速阶段,掠翼完全展开时可以获取较高的升阻比,完全展开掠翼的升力系数比完全收缩时高76%;在低超声速阶段,最优掠角迅速增大,选用较大的掠角可以有效减少飞行阻力,弹翼完全收缩的阻力系数比弹翼完全展开时低53%。结合变掠翼可以有效帮助巡航导弹在亚声速和低超声速均具有良好的气动特性,变掠翼巡航导弹有着广阔的应用前景。 ...

针对变体飞行器姿态控制问题,考虑气动参数不确定性和外部干扰的影响,文章提出了一种基于气动参数在线辨识的自适应控制方法。首先,基于变体飞行器运动模型,建立了气动参数辨识模型和面向控制的模型;接着,提出了一种基于气动参数在线辨识的自适应控制方法,其基于扩展卡尔曼滤波算法设计了一种气动参数在线辨识方法,在存在系统噪声和量测噪声的条件下实现了对未知气动参数的高精度在线辨识;然后提出一种基于滑模控制和干扰观测器的控制方案,并将气动参数在线辨识结果用于控制器中模型参数的更新,从而实现对变体飞行器姿态的自适应控制。基于所提出的气动参数在线辨识方法,在气动参数可辨识性分析的基础上对可辨识气动参数进行了在线辨识仿真,结果表明,所提方法可保证90%以上气动参数的辨识相对误差小于5%,表现出较高的辨识精度...

为实现无人飞行器兼顾高低速飞行的特点,建议对变体飞行器气动外形展开研究。本文报告了国际上主流的两种变体飞行器发展现状,设计了一款U型变体无人飞行器气动外形方案,并对该方案进行了工程估算。分析了变体过程中以翼面积、空速、力矩、焦点位移等参数的变化趋势。计算结果表明,飞行器变体后翼面积减少26%,内翼段受到的弯矩增加35%,焦点前移7.5%,空速增加17%。初步实现了低速起降、巡航,高速冲刺、巡航的目标。