2014年高超声速飞行器气动力-推力矢量组合控制性能分析

本文档深入探讨了"基于气动力/推力矢量控制的飞行器性能分析"，发表于2014年的《西北工业大学学报》第32卷第6期。研究者陈经纬、陈康、尚妮妮和闫杰针对高超声速飞行器的特点，提出了一种创新的控制策略。在传统上，飞行器依赖于气动舵来控制姿态，但高超声速环境下，推力矢量技术的引入改变了这一情况。 推力矢量控制是通过调整发动机喷管的方向，将部分发动机推力转化为控制力矩，实现飞行器的姿态控制。这项技术的独特之处在于，控制力矩与发动机状态密切相关，不受飞行器姿态的直接影响。这对于高超声速飞行器至关重要，因为它可以在减小阻力和防止高温烧蚀方面发挥积极作用。研究团队构建了高超声速飞行器的动力学和运动学模型，设计了一种组合控制器，该控制器能协同利用气动力和推力矢量，根据需要提供所需的舵偏角。理论分析和六自由度仿真被用来验证这一组合控制的有效性。 实验结果显示，当需要较小的舵偏角时，推力矢量装置能够完全满足需求，无需气动舵的介入；然而，当需求较大时，两者会共同作用。这种方法在工程实践中显示出良好的应用价值，特别是在机动性和隐身性能提升方面，推力矢量技术提供了关键的增强手段。 与传统的空气动力执行装置相比，推力矢量控制装置具有明显的优点：无论飞行器处于推进阶段还是高空低速飞行，都能持续有效控制，同时提供卓越的机动性。此外，推力矢量技术还能降低雷达反射面积，提高飞行器在各种条件下的操控性，这是传统操纵面难以实现的。 总结来说，这篇论文不仅深入剖析了高超声速飞行器中气动力与推力矢量控制的结合，还展示了这种技术如何优化飞行器性能，具有重要的科研和工程意义。通过理论分析和仿真验证，它为未来这类飞行器的设计和控制提供了有价值的参考。