石 伟, 张 静, 郑宏涛, 蔡巧言, 李贵成

(中国运载火箭技术研究院, 北京 100076)

引 言

随着航天技术的发展, 航天飞行器逐渐从以运载火箭、 载人飞船等为代表的轴对称布局向以航天飞机为代表的面对称布局演变. 采用面对称布局的航天飞行器升阻比更大, 可实现更宽速域、 更大空域的飞行, 是目前航天领域的研究热点. 然而, 此类航天飞行器面临着复杂的耦合稳定性[1]和可控性问题[2], 与传统轴对称布局飞行器和低空低速飞行器相比, 易出现偏离、 振荡和发散等失稳现象. 美国X-2、 X-15等面对称飞行器发生的飞行事故也表明, 耦合特性对飞行器总体性能的影响不可忽略, 而对这些现象及其背后机理认识的欠缺严重阻碍了飞行器性能的提升.

鉴于此, 在新型航天飞行器的研发过程中, 飞行器耦合特性研究、 飞行性能及品质的预示评估成为非常重要的一个环节. 传统的飞行性能预示方法主要是基于小攻角、 小扰动线性假设, 根据飞行器的各气动系数和气动导数进行飞行力学仿真和分析, 获取飞行稳定性与可控性. 传统方法局限于线性范围内, 对大攻角等非线性情况不再适用, 同时设计中所涉及的一些基本导数也较难确定, 不具有对非线性范围内飞行性能和品质的预示能力.

为适应新型航天飞行器的研制需求, 应探索新技术, 如数值虚拟飞行、 风洞虚拟飞行等, 挖掘飞行器非线性范围内的稳定性和可控性, 给出飞行器的飞行动力……