孙春贞, 黄一敏

(南京航空航天大学自动化学院, 江苏南京 210016)

引 言

通道间耦合面是对称飞行器的典型特点, 尤其是滚转-偏航通道间的耦合. 与低速飞行器相比, 面对称高速飞行器Mach数、 迎角、 高度、 动压变化范围很大, 不稳定性、 强耦合性、 强非线性、 强不确定性相互叠加, 严重影响了飞行器的稳定性, 尤其是高空大迎角飞行时, 通道间耦合严重, 并且横航向表现为严重的非最小相位特性, 这对控制系统的设计提出了严重的挑战.

面对称飞行器发展史上, 从X系列超声速飞行器验证机到X系列重复使用飞行器验证机, 从航天飞机到再入飞行器, 耦合动力学特性带来的影响都是飞行器研制和发展过程中不可忽略的部分[1]. 航天飞机初期再入过程中存在严重的荷兰滚耦合和控制耦合, X-37B和HTV-2飞行器也存在耦合引起横航向的稳定与控制问题, 这些耦合都严重影响了飞行器的稳定性和可控性[2-5].

针对耦合带来的失控问题, 从X系列验证机开始, 科研人员一直在研究其耦合机理， 从气动设计和寻求新的耦合控制策略两方面展开研究, 以减小飞行器失控的可能性[1-11]. 针对耦合带来的非最小相位特性, 在控制方面也取得了一些可以借鉴的成果[2-16]. 但是由于飞行器动力学特性复杂, 耦合带来的控制问题更为复杂, 需要系统梳理耦合对高速飞行器运动控制的影响.

本文主要针对面对称高速飞行器横侧向存在的典型耦合导致的非最小相位特性, 研……