高超声速飞行器发射段运动模态特征分析

2013-08-09田霖屈香菊谭文倩

飞行力学 2013年1期

田霖，屈香菊，谭文倩

(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)

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高超声速技术是当前各主要航空航天大国积极探讨与研发的关键技术之一。从军事方面看，运用这项技术开发的新一代武器系统将成为未来信息化战争的重要组成部分，该系统是具备战略、战术威慑力的空间作战平台，相关技术的研究应用于民用航空也将产生巨大的经济效益。

吸气式高超声速飞行器是高超声速研究的一个重要领域。该类飞行器的飞行任务剖面可分为3个阶段，即发射段、巡航段和下滑段。从飞行动力学研究角度来看，国内外相关工作主要集中在飞行器的建模以及巡航段定直平飞时的模态特征分析方面。与稳态巡航相比，飞行器在发射段的运动轨迹属于机动轨迹，其运动模态受基准运动状态的影响，可能产生新的运动模态。此外，由于目标飞行器在此阶段与助推火箭组成一个整体，其构型是非对称的，因此传统的纵横分开的线化模型不再适合于分析高超声速飞行器发射段的运动。

本文以美国X-43A飞行器在“飞马座”火箭助推下的发射段为背景，说明了整体飞行器在机动参考轨迹上线化模型的特殊性。同时，通过选取机动轨迹上的一个具有代表性的特征点，计算得出了飞行器在该特征点的运动模态特征，并对其形成机理进行了分析。