[发明专利]一种基于相对增益的气动耦合影响分析方法

摘要

本发明公开了一种基于相对增益的气动耦合影响分析方法，具体步骤为：获取飞行器三通道的气动数据；建立三通道耦合气动力矩系数的数学模型；计算飞行器当前速度下的平衡状态；在平衡状态下提取气动耦合项；将三通道气动力矩系数描述为基本型与耦合项叠加的形式；对三通道气动力矩系数小扰动线性化；在平衡状态处定义气动耦合对三通道稳定性影响程度的指标；在平衡状态处定义气动耦合对三通道控制舵面的需求；根据前述定义分析气动耦合对三通道运动控制的影响。本发明针对面对称高超声速飞行器三通道之间存在的耦合，提出了一种耦合影响程度分析方法，从对稳定性的影响和对操纵能力的需求两个方面，定性且定量地分析耦合对飞行器运动稳定性的影响。

主权项

1.一种基于相对增益的气动耦合影响分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取面对称飞行器三通道的气动数据，包括滚转通道的稳定力矩系数Cmx0和控制力矩系数Cmxc、偏航通道的稳定力矩系数Cmy0和控制力矩系数Cmyc、俯仰通道的稳定力矩系数Cmz0和控制力矩系数Cmzc；步骤2，建立滚转、偏航、俯仰通道气动力矩系数Cmx,Cmy,Cmz的数学模型；步骤3，根据步骤2的数学模型，计算飞行器当前速度下的平衡状态；步骤4，在平衡状态下，从三通道气动力矩系数的数学模型中提取气动耦合项；步骤5，在平衡状态处，将三通道气动力矩系数描述为基本项和耦合项相叠加的形式；步骤6，在平衡状态处，对三通道气动力矩系数进行小扰动线性化；步骤7，在平衡状态处，定义气动耦合对三通道稳定性的影响程度指标，具体为：迎角‑滚转气动耦合对滚转静稳定性的影响程度指标λ_x定义为：迎角‑偏航气动耦合对偏航静稳定性的影响程度指标λ_y定义为：侧滑角‑俯仰气动耦合对俯仰静稳定性的影响程度指标λ_z定义为：其中，表示滚转力矩系数对侧滑角的偏导数，表示迎角对滚转力矩系数的气动耦合项对侧滑角的偏导数，表示偏航力矩系数对侧滑角的偏导数，表示迎角对偏航力矩系数的气动耦合项对侧滑角的偏导数，表示俯仰力矩系数对迎角的偏导数，表示侧滑角对俯仰力矩系数的气动耦合项对迎角的偏导数；步骤8，在平衡状态处，定义气动耦合对三通道控制舵面的需求，具体为：迎角‑滚转气动耦合影响对滚转通道控制舵面的需求Δδ_a定义为：迎角‑偏航气动耦合影响对偏航通道控制舵面的需求Δδ_r定义为：侧滑角‑俯仰气动耦合影响对俯仰通道控制舵面的需求Δδ_e定义为：其中，ΔCmx(Δα),ΔCmy(Δα)分别表示平衡状态处迎角的变化对滚转、偏航通道气动力矩系数的耦合影响项，ΔCmz(Δβ)表示平衡状态处侧滑角的变化对俯仰通道气动力矩系数的耦合影响项，表示平衡状态处滚转力矩系数对副翼的偏导数，表示平衡状态处迎角的变化对副翼操纵效率的耦合影响项，表示平衡状态处偏航力矩系数对方向舵的偏导数，表示平衡状态处迎角的变化对方向舵操纵效率的耦合影响项，表示平衡状态处俯仰力矩系数对升降舵的偏导数，表示平衡状态处侧滑角的变化对升降舵操纵效率的耦合影响项；步骤9，根据步骤7和步骤8的定义，分析气动耦合对三通道运动控制的影响。