张石玉, 赵俊波, 张青青, 赵力宁, 高 清

(中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074)

引 言

面对称再入机动飞行器可实现大范围机动、 宽速域、 大空域飞行, 具有打击范围大、 作战响应快、 突防能力强等优点, 是当今高超声速武器装备发展的技术前沿.

与常规旋成体类再入飞行器相比, 面对称再入机动飞行器升阻比高, 采用大迎角姿态减速, 并采用倾斜转弯的方式改变飞行方向. 同时, 飞行环境和速度跨度较大: 从高空稀薄气体区到海平面的大跨度空域环境, 从高超声速到亚声速的飞行速度范围. 期间经历边界层转捩过程、 气动热烧蚀过程. 上述因素使得飞行器气动特性变化较大, 不确定度增高, 同时存在横航向气动耦合严重、 航向与纵向压心变化不一致、 气动非线性特性强等问题. 这使得按照横航向控制独立设计的传统设计方法无法满足面对称再入机动飞行器的综合指标要求, 需要研究考虑横航向气动耦合特性的飞行器设计准则.

在探索飞行器再入机动飞行技术的过程中, 早期学者已经意识到稳定性是制约飞行器研制的关键点, 在HTV-2之前的一系列研究中一直进行探索和改进. 然而仍未能完全摸清面对称再入机动飞行器的操稳特性, HTV-2飞行器首次试验即因横航向耦合失控而失败, 第2次飞行因气动热导致气动特性变化超出预期, 飞行器失控自毁.

对于再入机动飞行器, 稳定性判据是前期方案论证评估中最便利和有效……