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无尾翼布局飞行器涡流控制的方法研究

专 业: 导航、制导与控制
关键词: 飞行器设计 无尾翼布局 涡流控制 隐身飞行器 操纵效率 阻尼特性 空气动力学 流体力学
分类号: V221
形 态: 共 87 页 约 56,985 个字 约 2.726 M内容
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内容摘要


在飞行器设计采用无尾翼布局后,减小了重量、阻力和雷达散射面积,可以极大提高飞行器的作战和隐身性能,也是当今全隐身飞行器的发展趋势。

但同时在操纵效率和阻尼特性上比有尾飞行器差,稳定性控制的难度也增大。

为了进一步提高和改善飞行器的操作性能,特别是在大迎角、过失速机动等情况下,常规的飞行器控制方法控制效率低或失效,必须借助新概念操纵机构。

本文在对无尾翼飞机进行研究的基础上,提出了涡流控制方法,并进行了初步的探讨和仿真分析。

本文首先建立了无尾翼飞机在典型状态下的数学模型,之后介绍了对模型的线性化和在Matlab环境下实现的方法。

为下一步的仿真分析做好了准备。

然后在简单介绍空气动力学和流体力学的理论基础上,对涡流的产生机制和控制原理进行了说明,并对涡流的控制方法、分类和特点进行了介绍。

结合当前涡流控制的热点的MEMS技术,详细的介绍了MEMS技术的发展、特点和硬件基础、原理。

最后,针对基于MEMS技术的涡流控制简化三角翼模型,结合实验数据提出了不同作动器配置下飞行器的控制方案,并对方案进行比较分析。

在对作动器的仿真分析同时针对涡流控制的强非线性和耦合性,提出了应用涡流控制的简化思想。

在将简化涡流控制应用于飞机模型,进行仿真分析。

大量的仿真分析表明,涡流控制方法能实现对飞行器的控制,并可以辅助常规的控制方法,从而改善飞行器的操作性能..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 无尾翼布局飞行器及其气动特性
1.1.2 B-2 隐形战略轰炸机
1.1.3 无尾翼布局飞行器优势和缺点
1.1.4 飞行器涡流控制的历史与发展
1.1.5 无尾翼布局飞行器涡流控制的优点和局限
1.2 选题依据
1.3 研究内容
第二章 飞机模型
2.1 非线性模型
2.1.1 坐标系定义
2.1.2 变量定义
2.1.3 飞机六自由度微分方程
2.2 线性化模型
2.2.1 小扰动原理
2.2.2 系数冻结法
2.3 飞机模型的 Matlab 实现
2.3.1 用S-函数表示飞机模型
2.3.2 用trim 语句配平衡状态
2.3.3 用linmod 语句将非线性模型线性化
2.4 典型状态下无尾飞机的线性模型
2.4.1 纵向典型模型
2.4.2 横侧向典型模型
第三章 涡流控制的基本理论、方法、分类及特点
3.1 引言
3.2 边界层控制技术
3.2.1 边界层的概念
3.2.2 边界层厚度
3.2.3 边界层的分离
3.3 涡流控制的原理
3.4 涡流控制的分类及特点
3.5 前体涡控制方法
3.5.1 活动的前体边条或导流片
3.5.2 前体吹气
3.5.3 前体吸气
3.6 翼缘涡流控制方法
3.6.1 翼侧吹气
3.6.2 吸气
3.6.3 机械襟翼
3.6.4 加热
第四章 基于MEMS 技术的涡流控制方法研究
4.1 MEMS 技术与发展
4.2 MEMS 技术特点
4.3 基于MEMS 技术的涡流控制硬件
4.3.1 MEMS 压力传感器
4.3.2 MEMS 涡流作动器
4.3.3 基于MEMS 涡流控制的M3 系统
4.3.4 涡流结构图片的采集实验
第五章 基于MEMS 技术的涡流控制方法仿真研究
5.1 无尾翼飞行器简化模型仿真分析
5.1.1 无尾翼飞行器简化模型
5.1.2 压力分布测量
5.1.3 不同的作动器配置
5.2 无尾翼飞行器模型涡流控制系统综合
5.2.1 俯仰控制
5.2.2 滚转控制
5.3 简化手段
5.4 飞行控制系统设计与涡流控制系统设计的分离
5.5 模型的仿真分析
5.5.1 涡流控制力矩特性模拟
5.5.2 纵向通道ON-OFF 控制输入下的响应
5.5.3 滚转通道闭环控制
5.5.4 应用涡流控制方法的无尾飞机仿真研究
第六章 总结与展望
6.1 本文的主要工作和贡献
6.2 存在的一些问题
6.3 进一步的设想与展望
参考文献

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中图分类: > V221 > 航空、航天 > 航空 > 飞机构造与设计 > 总体设计

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