为提高飞行器的在线辨识精度,有效降低制导系统的误差,以无动力滑翔飞行器为研究对象,以扩展卡尔曼滤波为基础,结合迭代滤波理论,提出了一种改进的迭代扩展卡尔曼滤波算法以实现飞行器气动参数的在线辨识。该方法在扩展卡尔曼滤波得到的估计点上,对量测方程重新进行泰勒级数展开,并进行进一步的迭代,能有效降低算法的线性化误差。在仿真实验中,将传统的卡尔曼滤波方法与该方法进行对比,结果表明,该方法具有较好的收敛性,同时提高了参数辨识的精度,并在计算时间上符合在线辨识的要求。

针对滑翔飞行器气动外形与轨迹一体化设计优化问题,提出一种基于序列代理优化的有效设计优化方法。为了获得滑翔飞行器的气动特性参数,提出了一种气动外形参数化建模方法,并基于非结构三角形面元法和流线追踪技术实现了粘性气动系数的计算。为了获得给定气动外形方案下的最大航程,采用自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法进行了求解。为了提升气动外形与轨迹一体化设计优化的效率,提出了一种基于Kriging代理模型的多采样点高效全局优化算法,并进行了数值校验。计算结果表明该算法能够有效求解多约束条件下的滑翔飞行器气动外形与轨迹一体化设计优化问题,且相比于传统算法可显著降低耗时学科分析的计算次数。

高精度的气动测力数据通常以表格形式给出.针对滑翔飞行器轨迹优化中表格形式气动数据的拟合问题,提出一种二维平滑保形拟合方法.首先对气动数据进行一维平滑保形拟合,接着采用张量积方法进行拟合维度的扩展.典型表格形式气动数据的拟合效果表明,在给定的拟合精度约束下,方法拟合的曲面二阶连续可导,并保持表格数据呈现出的单调性.采用该方法拟合的气动数据建立轨迹优化模型,采用自适应Legendre-Gauss-Radau配点法进行轨迹优化,以优化得到的最优弹道俯仰角作为开环控制指令进行弹道仿真,仿真结果与最优弹道的整体吻合度很高.

探讨了非圆截面弹身布局先进高超声速武器(AHW)的气动特性。以类AHW双锥十字小尺寸弹翼布局为研究对象,基于贝塞尔曲线方法建立飞行器外形,利用多目标遗传算法优化分析飞行器弹体布局,在此基础上对飞行器圆截面弹身布局和非圆截面弹身布局进行升阻比及压心分析;考虑总体和防热的需求,对不同截面飞行器控制舵的类型、尺寸匹配和弹体质心位置选择以及操纵面的效率进行对比分析。研究表明,类AHW非圆截面弹身布局可以实现较高的配平升阻比,合理的质心位置和舵面尺寸组合能够实现比圆截面布局更好的操纵需求。

AHW作为美国首飞即成功完成高超声速助推滑翔飞行试验的飞行器受到越来越多的关注。本文针对该类钝双锥十字形小尺寸弹翼外形气动布局阶段的共性问题进行了研究。基于参数化方法建立的基本外形和工程气动力估算模型,采用正交设计方法进行了参数敏感性分析,并对正交优化结果进行了数值模拟验证分析,在此基础上利用多目标优化方法完成了弹体布局的进一步优化。同时在优化外形基础上考虑气动特性以及总体和防热需求,对操纵面的类型、质心与操纵面尺寸配置以及操纵效率进行了探讨分析,给出了气动布局建议。研究表明,该类布局方式可以获得较高的配平升力、配平升阻比及容积率,并且合理的质心位置/舵面尺寸的组合可以实现操纵性需求,是高超声速滑翔飞行器的一种潜在布局方案。