歼击机深失速特性分析及改出控制研究

发布时间：2017-07-20 00:16

  本文关键词：歼击机深失速特性分析及改出控制研究

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【摘要】：随着现代航空技术时的快速发展及其军事中的广泛应用,现在歼击机的作战环境和方式发生了很大变化,对歼击机机动性能提出了更高的要求,超机动飞行能力是现代战机的重要技术特征。歼击机在大迎角下的超机动飞行很容易进入一种危险的状态—深失速,这是一种失控的飞行状态,直接威胁人机安全。因此,为了保证飞行员和歼击机在空战中的安全,对深失速特性的分析及改出保护控制具有重要的意义。本文针对这一问题,对先进歼击机纵向模型进行俯仰特性分析、深失速边界确定及深失速改出控制律的研究。论文的主要工作内容如下所示:首先,建立歼击机纵向模型,分析其纵向稳定性。建立先进歼击机纵向三自由度模型,并对模型的参数、开环零输入响应进行分析,确定了该歼击机具有大迎角下的深失速特性。也为以后的深失速危险状态分析、边界判定及改出保护控制研究奠定了基础。通过分支分析方法计算歼击机纵向平衡分支面,分析纵向稳定性。然后,计算歼击机深失速边界。在确定的飞机纵向模型基础上,运用相平面法计算歼击机的深失速危险边界,并分析了深失速边界的影响因素,如飞行速度等。引入可达集的概念,并利用后向可达集计算歼击机的深失速走廊,利用可达集能够处理三维方程的优势,计算了歼击机的三维深失速走廊。最后,在深失速边界的基础上,研究歼击机深失速的改出方法。为改出深失速的大迎角状态,需要为歼击机提供足够的下俯力矩,通过分析发现,直接推杆难以改出深失速,但可以通过减速板等重新配置歼击机平衡点改出深失速。由李雅普诺夫函数设计了俯仰震荡控制律,并证明了该控制律能在最短时间内改出深失速。在俯仰震荡法的基础上,设计了最优时间-控制和模糊逻辑改出控制律。之后,提出了一种基于变指数单向辅助面滑模控制算法,有效抑制了抖振,设计了单向辅助面滑模反控制法改出深失速。
【关键词】：先进歼击机 深失速 深失速走廊 可达集 单向辅助面滑模 变指数 单向辅助面滑模反控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-14
• 缩略词14-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景及意义15-17
• 1.2 危险状态边界判定研究现状17-18
• 1.3 深失速研究现状18-21
• 1.3.1 深失速特性研究18-20
• 1.3.2 深失速改出特性研究20-21
• 1.4 本文的主要研究内容及安排21-23
• 第二章 歼击机深失速特性分析23-39
• 2.1 引言23
• 2.2 歼击机纵向运动模型23-29
• 2.3 深失速特性分析29-35
• 2.3.1 升力系数分析29-30
• 2.3.2 阻力系数分析30-31
• 2.3.3 俯仰力矩系数分析31-32
• 2.3.4 俯仰阻尼系数分析32-33
• 2.3.5 飞行特性分析33-35
• 2.4 基于分支分析法的歼击机纵向稳定性分析35-38
• 2.4.1 分支分析方法35-36
• 2.4.2 分支分析的计算过程36-37
• 2.4.3 深失速的开环分支计算结果及其分析37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 深失速危险边界的确定及分析39-51
• 3.1 相平面法确定深失速走廊39-41
• 3.1.1 相平面法39-40
• 3.1.2 深失速走廊40-41
• 3.2 深失速危险边界的影响因素及分析41-48
• 3.2.1 升降舵偏角的影响41-43
• 3.2.2 速度的影响43-44
• 3.2.3 俯仰阻尼的影响44-45
• 3.2.4 非定常气动力的影响45-48
• 3.3 可达集的方法确定深失速走廊48-50
• 3.3.1 可达集的定义及计算方法48-49
• 3.3.2 二维深失速走廊49-50
• 3.3.3 三维深失速走廊50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 基于静态和动态方法的深失速改出51-71
• 4.1 引言51
• 4.2 静态改出方法51-54
• 4.2.1 直接推杆到底的方法52-53
• 4.2.2 重新配置平衡点改出深失速53-54
• 4.3 动态改出方法改出深失速54-69
• 4.3.1 俯仰震荡法54-59
• 4.3.2 分析与讨论59-62
• 4.3.3 最优控制改出深失速62-66
• 4.3.4 模糊控制改出深失速66-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第五章 变指数趋近律单向辅助面滑模控制及反控制71-83
• 5.1 引言71
• 5.2 问题描述71-72
• 5.3 单向辅助面滑模控制器设计72-75
• 5.3.1 单向辅助面设计72-74
• 5.3.2 基于变指数趋近律单向辅助面滑模控制器设计74-75
• 5.4 基于变指数趋近律的单向辅助面滑模的可达性和稳定性分析75-76
• 5.4.1 基于变指数趋近律的单向辅助面滑模的可达性75-76
• 5.4.2 基于变指数趋近律的单向辅助面滑模稳定性76
• 5.5 仿真验证76-79
• 5.6 单向辅助面滑模反控制改出深失速79-82
• 5.7 本章小结82-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 本文的主要工作83-84
• 6.2 本文的不足与展望84-85
• 参考文献85-90
• 致谢90-91
• 在学期间的研究成果及学术论文91

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