丁一波,岳晓奎,代洪华,崔乃刚

1. 西北工业大学 航天学院,西安 710072

2. 哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001

吸气式高超声速飞行器因其高速度、大射程、快响应的特点,具有重大的军事价值与潜在的经济价值[1-2]。但是,相比传统飞行器,吸气式高超声速飞行器具有强非线性、静不稳定的特性；由于其腹部超燃冲压发动机的影响,飞行器的推进系统和气动系统之间会产生强耦合；又由于其工作环境气动现象复杂、机身气动参数难以准确获取,飞行器易遭遇外界扰动和参数摄动影响[3-4]。不仅如此,吸气式高超声速飞行器跟踪控制的瞬态性能对飞行状态有着重要的影响,较大的超调量会生成过大的飞行攻角,无法维持吸气式发动机的进气条件,引起发动机熄火[5-6]。上述诸多问题均导致吸气式高超声速飞行器的控制问题复杂而极具挑战性,因此需要针对吸气式高超声速飞行器研究同步考虑跟踪误差性能与发动机进气条件约束的控制方法。

数十年以来,国内外学者针对吸气式高超声速飞行器的建模工作开展了大量研究。目前研究中常采用的吸气式高超声速飞行器动力学模型主要针对2种构型：锥体加速器构型(Winged-cone)和乘波体构型(X-43A)。锥体加速器的前体是一个轴对称圆锥体,具有大长细比和大后掠角,升阻比较大,而发动机模块环绕整个机体[7]。美国国家航空航天局(NASA)的Shaughnessy等对Winged-cone构型高超声速飞行器的几何外形特点和发动机结构进行了详细描述,并以图表形式给出了各个气动力和气动力矩系数与攻角、马赫数的关系,为Winged-cone等构型飞行器的后期研究提供了基础[8]。……