高超声速飞行器的飞行稳定性与控制器设计

摘要

高超声速技术不仅是21世纪航空航天技术的新制高点,也是航空史上继发明飞机、突破声障技术之后第三个划时代的里程碑.高超声速飞行器具有巨大的军事意义和民用价值,将会成为21世纪世界航空航1天研究和发展的一个主要方向.由于高超声速飞行器具有特殊的构型和复杂的飞行条件,因而其动力学模型是快时变、高度非线性、强耦合和不确定的,给研究工作带来了很大的挑战性.本文首先引入了由美国航空航天工程师Michael A.Bolender和David B.Doman基于X-43A乘波体和升力体的构型设计的面向控制的纵向运动的动力学模型,以此为依据,采用数值分析的方法,分析了高超声速飞行器动力系统的稳定性和动态特性,然后基于刚体动力学模型和作动器的动力学模型,对巡航阶段设计控制器,以期完成该阶段的飞行任务并能保持良好的飞行性能.