[發明專利]一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法

有效

• 申請號: 201711155266.3
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107817816B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳安宏;姜智超;楊飛;塵軍;肖振;李欣;金娜;底亞峰;孫寶亮;張星;肖文;劉全軍;王穎
• 申請（專利權）人: 北京臨近空間飛行器系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

1.一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，其特征在于該方法的步驟包括：

步驟1：對飛行任務剖面進行劃分，得到高度和馬赫數的組合；

步驟2：對試驗數據進行收集整理；

步驟3：按飛行任務剖面進行數據擬合；

步驟4：利用步驟3得到的擬合公式構建知識庫，作為求解熱環境最優的飛行攻角的依據；

步驟5：根據步驟4中構建的知識庫，求解熱流最小狀態對應的攻角；

所述的步驟2中，對試驗數據進行收集整理包括收集該飛行器歷次飛行試驗數據和地面試驗數據，收集該飛行器歷次飛行試驗數據和地面試驗數據時是指收集飛行器關鍵部位的熱流、高度、馬赫數和攻角信息；

所述的飛行器關鍵部位是指飛行器的端頭駐點、水平翼前緣和迎風翼面；

所述的步驟3中，按飛行任務剖面進行數據擬合的方法為：按照步驟1得到的高度和馬赫數的組合，對高度、馬赫數、攻角與關鍵部位熱流的對應關系進行分類擬合，得到不同高度和馬赫數組合下的高度、馬赫數、攻角與關鍵部位熱流的擬合公式；

飛行器在高度H1_馬赫數Ma1狀態下利用飛行試驗數據進行擬合，飛行器水平翼前緣熱流的擬合結果如式(1)所示；其中，H為高度、Ma為馬赫數，α為攻角，q_s為水平翼前緣熱流，C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆為常值系數；

所述的步驟5中，求解熱流最小狀態對應的攻角的方法為：根據飛行器當前的高度和馬赫數信息，從知識庫提取高度和馬赫數信息最接近狀態的熱流與攻角的關系式，在飛行器可用攻角范圍內，通過在可用攻角范圍內遍歷的方式求解熱流最小狀態對應的飛行攻角；

飛行器中水平翼前緣關鍵部位，熱流最小時對應的攻角的獲取方法為：飛行器高度H1和馬赫數Ma1狀態下不同攻角時水平翼前緣熱流最小的飛行攻角為10°，選取10°攻角附近使水平翼前緣熱流較低，飛行器的端頭駐點和迎風翼面關鍵部位，熱流最小時對應的攻角的獲取方法與飛行器中水平翼前緣關鍵部位，熱流最小時對應的攻角的獲取方法相同；

求解出飛行器的端頭駐點、水平翼前緣和迎風翼面關鍵部位熱流最小時對應的攻角后，求解飛行器熱流最小狀態對應的飛行攻角的方法為：首先求出端頭駐點熱流q_d最小時對應攻角為9°，選取9°攻角附近使端頭駐點熱流較低；水平翼前緣熱流q_s最小時對應的飛行攻角為10°，選取10°攻角附近使水平翼前緣熱流較低，迎風翼面熱流q_y最小時對應攻角為10°，選取10°攻角附近使迎風翼面熱流較低；然后根據不同關鍵部位熱流的權重得出綜合總熱流q_z最優的攻角值：α為攻角；

q_z(α)＝q_s(α)+2*q_d(α)+5*q_y(α) (2)

此時飛行器綜合總熱流最小的攻角為10°，即求出高度H1和馬赫數Ma1狀態下熱環境最優的飛行攻角為10°，將其反饋至飛行控制系統，進行智能決策控制。

2.根據權利要求1所述的一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，其特征在于：所述的步驟1中對飛行任務剖面進行劃分的具體方法為：按高度和馬赫數組合對飛行任務剖面進行劃分，對飛行任務剖面進行劃分時從初始狀態開始高度每隔10km取一次值，馬赫數每隔1取一次值。

3.根據權利要求2所述的一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，其特征在于：對飛行任務剖面進行劃分，得到高度和馬赫數的組合為：10km_Ma1、20km_Ma2、20km_Ma3、30km_Ma3、40km_Ma4、40km_Ma5。