丁嘉元, 郑宏涛, 邵 干, 唐 鹏

(1. 中国运载火箭技术研究院, 北京 100076;2. 北京航空航天大学交通科学与工程学院, 北京 100191)

引 言

面对称飞行器横向与航向间可能出现严重的耦合问题, 对其稳定性与操纵性影响显著, 其中荷兰滚耦合和操纵耦合问题尤为突出, 已导致多型飞行器发生失稳失控事故[1]. 如何克服耦合效应影响, 实现模态稳定控制成为强耦合面对称飞行器控制系统设计过程中的一大难题[2-4]. 同时, 低动压条件下, 飞行器控制舵面操纵能力不足, 飞行过程中易出现严重的荷兰滚耦合, 小幅侧滑角扰动可能引起大幅滚转运动, 超出控制能力边界, 进而使飞行器失稳, 最终导致飞行任务失败[5-6]. 强耦合面对称飞行器通常具有弱阻尼的特点, 且其飞行状态跨度大, 模态特征参数变化范围宽, 本体稳定性通常无法满足全程稳定飞行要求, 因此, 通常需要进行模态频率与阻尼特性改善控制.

针对耦合效应影响下的面对称飞行器横航向模态控制问题, 提出航向动稳定性判据参数Cnβ,dyn与横向操纵偏航发散判据参数LCDP用于指导荷兰滚阻尼器的设计, 并可以通过副翼-方向舵交联来提高飞行器控制品质[7-8]. 通过反馈侧滑角、 偏航角速率、 滚转角速率等状态量实现横航向闭环稳定控制， 可以不同程度地改善飞行器模态特性, 其效能与具体飞行状态下气动参数密切相关[9]. 同时, 侧滑角变化率反馈可增加荷兰滚模态的稳定性, 减弱运动耦合影响[10-11], 通过……