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推力耦合的高超声速飞行器气动伺服弹性研究
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:航空学报
  • 时间:2012
  • 页码:1355-1363
  • 分类:V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191, [2]中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院,陕西西安710089
  • 相关基金:国家自然科学基金(91116005,10902006);航天科技创新基金
  • 相关项目:高超声速飞行器颤振抑制与试验研究
中文摘要:

对于采用吸气式超燃冲压发动机的高超声速飞行器,其发动机推力可能与机身弹性发生耦合影响,从而引起所谓的推力耦合气动伺服弹性(ASE)问题。为对其耦合原理及影响进行研究,以简化的飞行器纵向模型为对象,考虑结构弹性、非定常气动力、冲压发动机以及控制系统之间的相互耦合作用,建立了推力耦合的高超声速飞行器气动伺服弹性问题的一般建模框架和分析流程。采用牛顿冲击理论计算高超声速非定常气动力,基于准一维流动假设分析发动机性能。算例结果表明,考虑发动机推力的耦合影响后,飞行器的短周期特性和气动伺服弹性特性均有明显改变,气动伺服弹性稳定裕度下降可达16%,应当引起飞行控制系统设计部门的重视。

英文摘要:

For hypersonic vehicles which use scramjets as their propulsion systems, there is a potential coupling effect between engine thrust and structure flexibility, which may result in thrust coupling aeroservoelasticity (ASE). In order to research the mechanism and effect of the coupling, the longitudinal dynamic characteristics of a simple air-breathing hypersonic vehicle with a scramjet are studied. A general methodology to model and analyze the thrust coupling aeroservoelasticity of this kind of hypersonic vehicles is developed, which takes into consideration the coupling of structure flexibility, unsteady aero- dynamics, propulsion system and flight control system. The unsteady aerodynamics of the hypersonic flow is computed using Newton impact theory, and the engine performance is analyzed based on one-dimensional flow assumption. Simulation re- sults indicate that, the coupling of the propulsion system affects obviously the short period mode and the aeroservoelastic characteristics of a hypersonic vehecle. The aeroservoelastic stability margin of the numerical example in this paper is de- creased by 16%, which should be brought to the attention of those concerned with flight control system design.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676