柳亚冰，符大伟，蔡常鹏，孙丰勇，张海波

（1.中国航发控制系统研究所，江苏无锡214063；2.南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016）

0 引言

轴对称矢量喷管由GE 公司于20 世纪80 年代中期首先研制成功并应用在F-15、F-16 推力矢量验证机上[1-3]。而在中国，轴对称矢量喷管应用于歼10B推力矢量验证机并在2018 年珠海航展上亮相，系列高难度超机动飞行验证了轴对称矢量喷管能够赋予战机更为优异的机动性能。在普通喷管的基础上，轴对称矢量喷管通过结构上拓展扩张段的功能，使喷管在产生超声速气流的同时方向发生偏转。扩张段的偏转由各扩张调节片的空间运动组合而成，各调节片及其连杆的运动则由作动筒带动控制环的整体偏转来控制[4-6]。在矢量喷管实际控制试验中，常出现喷管动态控制效果不佳，矢量轨迹不理想的情况。虽然在稳定状态下喷管能运动到位，但是在过渡状态下的推力矢量方向存在不确定性，给飞行稳定性带来隐患[7]。需要设计偏转控制规律，以实现对动态轨迹的要求。目前国内外鲜有矢量偏转规律方面的文献报道。

本文从轴对称矢量喷管的运动学分析着手，建立描述喷管矢量参数与作动筒位移之间映射关系的运动学模型，并基于运动学仿真结论，设计了用于喷管动态控制的偏转规律。

1 喷管空间运动学建模分析

轴对称矢量喷管推力矢量方向为矢量偏转角α和矢量方位角β，如图1 所示。从图中可见，令A8喉道截面中心与A9面中心的连线为喷管几何推力矢量，则该矢量与发动机轴线的空间夹角即为矢量偏转角α；……