变几何冲压发动机飞行器的飞行/推力协调控制方法研究

传统的冲压发动机均采用固定几何进气道设计，限制了飞行器的可用攻角范围，从而降低了飞行器的机动性能。本项目提出利用变几何进气道，通过进气道/燃气流量/喷管组合调节和飞行/推力协调控制，同时达到放宽飞行器可用攻角范围和改进发动机性能的目的，从而提高飞行器的总体性能。本项目首先研究进气道/燃气流量/喷管组合调节对发动机及飞行器总体性能的影响机理和建模问题、气动/发动机/控制系统的耦合特性及建模问题；其次，根据飞行器各个飞行阶段的不同特点，研究进气道/燃气流量/喷管组合调节控制方法，在保证发动机性能的基础上，提高飞行器的机动性能；最后，以射程远、速度快、机动性高为性能指标，研究气动/发动机/控制系统强耦合情况下，变几何冲压发动机飞行器的飞行/推力协调控制方法，使飞行器的综合性能最优。

传统的冲压发动机均采用固定几何进气道设计，限制了飞行器的可用攻角范围，从而降低了飞行器的机动性能。本课题提出利用变几何进气道，通过进气道/燃气流量/喷管组合调节和飞行/推力协调控制，同时达到放宽飞行器可用攻角范围和改进发动机性能的目的，从而提高飞行器的总体性能。本项目首先研究了进气道/燃气流量/喷管组合调节对发动机及飞行器总体性能的影响机理，通过对进气道调节、喷管调节以及进气道/喷管复合调节固冲发动机性能进行分析，以及燃气流量对发动机性能的影响分析，建立了变几何冲压发动机的数学模型，通过数值计算建立了变几何冲压发动机飞行器的气动/发动机/控制系统耦合模型；其次，根据飞行器各个飞行阶段的不同特点，研究进气道/燃气流量/喷管组合调节控制方法，通过设置不同的组合调节控制策略，在保证发动机性能的基础上，提高飞行器的机动性能；最后，以射程远、速度快、机动性高为性能指标，研究了气动/发动机/控制系统强耦合情况下，变几何冲压发动机飞行器的飞行/推力协调控制方法，通过反馈线性化和小扰动线性化两种方法，进行变几何冲压发动机飞行/推力协调控制研究，控制效果很好，能够满足速度和高度控制要求，同时发动机性能也能满足要求，使飞行器的综合性能最优。