[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

本發明涉及一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，該方法通過改變飛行器的飛行攻角，改善飛行器各關鍵部位表面的熱環境，使飛行器各關鍵部位表面的熱環境處于最優狀態，即熱環境中的熱流最小，屬于飛行器的飛行控制技術領域。本發明的方法給出一種熱環境最優的智能飛行攻角剖面確定方法，以熱環境最優為目標，求解某飛行狀態下的飛行攻角，為防隔熱系統減輕壓力，實現適應復雜飛行環境的智能飛行控。

技術領域

本發明涉及一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，該方法通過改變飛行器的飛行攻角，改善飛行器各關鍵部位表面的熱環境，使飛行器各關鍵部位表面的熱環境處于最優狀態，即熱環境中的熱流最小，屬于飛行器的飛行控制技術領域。

背景技術

某飛行器高速飛行時熱環境惡劣，存在飛行器表面燒穿進而使飛行任務失敗的風險，現有技術中一般采用防隔熱性能更好的防隔熱材料施加到飛行器的各關鍵部位的表面；存在的不足之處是成本高，且在長時間飛行過程中仍然會存在防隔熱材料被燒穿的風險。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法。

本發明的技術解決方案是：

一種使熱環境最優的飛行器飛行攻角的確定方法，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。

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。

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，C₁C₂C₃C₄C₅C₆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。