[發(fā)明專利]一種考慮地球自轉(zhuǎn)的高精度降階平穩(wěn)滑翔動力學(xué)建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811150221.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109446582B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊良;陳萬春;杜文豪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種考慮地球自轉(zhuǎn)的高精度降階平穩(wěn)滑翔動力學(xué)建模方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一，基于圓球假設(shè)條件，并考慮地球自轉(zhuǎn)，獲得無動力滑翔飛行器的三自由度運(yùn)動方程：

其中，ω_e表示地球自轉(zhuǎn)角速度，r表示為飛行器質(zhì)心到地球圓心的地心距離，θ和φ分別表示經(jīng)度和緯度，v表示飛行器相對于地球的速度，γ表示為飛行器相對于地球速度矢量與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角，稱之為彈道傾角，ψ表示為飛行器相對于地球速度矢量在當(dāng)?shù)厮矫娴耐队芭c正北方向的夾角，并以順時針旋轉(zhuǎn)為正，稱之為航向角；m表示飛行器的質(zhì)量；g＝μ/r²表示為飛行器所受的重力加速度，其中，μ＝3.9860047×10¹⁴m³/s²是地球引力常數(shù)；σ表示飛行器沿速度方向旋轉(zhuǎn)的角度，稱之為傾側(cè)角；L和D分別表示飛行器所承受的升力和阻力；

步驟二，在平穩(wěn)滑翔段，定義彈道傾角γ及彈道傾角相對時間的導(dǎo)數(shù)恒為零值，代入所述無動力滑翔飛行器的三自由度運(yùn)動方程，得：

引入能量E取代時間作為自變量，其中代入上式整理得到cosγ與縱向升力L的解析關(guān)系:

其中，

步驟三，對上式兩側(cè)求導(dǎo)，獲得能量E對時間的導(dǎo)數(shù)，從而在地球自轉(zhuǎn)條件下，將總升阻比和縱向升阻比與經(jīng)緯度、航向角建立聯(lián)系，得到以能量E為自變量的降階動力學(xué)方程：

其中，表示總升阻比，F(xiàn)在彈道面內(nèi)的分量表示縱向升阻比。

2.如權(quán)利要求1所述的一種考慮地球自轉(zhuǎn)的高精度降階平穩(wěn)滑翔動力學(xué)建模方法，其特征在于，步驟三中，得到能量E對時間的導(dǎo)數(shù)為：

代入所述無動力滑翔飛行器的三自由度運(yùn)動方程，并忽略關(guān)于速度的運(yùn)動方程將所述無動力滑翔飛行器的三自由度運(yùn)動方程的狀態(tài)空間由六維壓縮至五維：

在平衡滑翔條件下，省略上式中地心距r和彈道傾角γ的運(yùn)動方程，并利用所述cosγ與縱向升力L的解析關(guān)系，獲得所述降階動力學(xué)方程。

3.如權(quán)利要求1所述的一種考慮地球自轉(zhuǎn)的高精度降階平穩(wěn)滑翔動力學(xué)建模方法，其特征在于，步驟三中，預(yù)先確定攻角與所述能量E的變化規(guī)律，并根據(jù)所述總升阻比F隨攻角的變化規(guī)律，離線計算所述總升阻比F隨能量E變化的函數(shù)。