王胜，王强，林博希，阎超，*

（1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京100083； 2.中国航天空气动力技术研究院，北京100074）

吸气式高超声速飞行器由机体和超燃冲压发动机一体化组成，其构型往往较为复杂［1-2］。飞行器高速飞行时，经常需要快速机动到一个较大的迎角，以实现快速的爬升。在迎角快速拉升的过程中，会产生大范围的流动分离，使得飞行器的气动特性出现强烈的非定常特性，气动力迟滞效应明显，这对控制系统的设计带来较大挑战。传统基于数据库或气动力模型的飞行仿真，割裂了气动、运动和控制之间的耦合关系，不能准确描述飞行器机动过程中复杂的气动特性和运动规律，以此设计出的控制律可能难以取得令人满意的效果。因此，需要发展一种更为先进的方法以精确模拟吸气式高超声速飞行器的快速机动过程。

近年来，随着计算机技术的快速发展，数值虚拟飞行技术成为模拟飞行器机动飞行的一种新选择［3］。数值虚拟飞行技术是一种将计算流体力学（CFD）、刚体动力学（RBD）和飞行控制系统（FCS）耦合在一起的高保真计算方法，该方法考虑了流场的非定常特性以及气动特性和运动特性的耦合效应，可以更为精确地获得飞行器的闭环响应特性，受到越来越多的关注［4-10］。

数值虚拟飞行的关键技术主要有3点：一是耦合求解CFD/RBD方程，软件需要具备处理网格运动和变形的能力；二是姿态控制律的设计；三是控制系统与CFD系统的耦合求解方法。……