[發明專利]基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航調節方法

有效

• 申請號: 202011407029.3
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112459906B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 劉俊輝;單家元;孟秀云;王佳楠;賈慶忠
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明涉及一種基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航調節方法，屬于無人機、巡航導彈飛行控制技術領域。本發明的目的是為了解決采用低成本渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器巡航速度控制問題，提供一種基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航調節方法。該方法針對使用無法進行轉速指令頻繁改變的渦噴發動機應用于飛行器定速巡航的需求，利用組合導航測量的飛行器加速度和速度信息，提出一種基于飛行器等效加速度和偽馬赫數反饋的渦噴發動機轉速指令調節方案，以實現動力增程滑翔飛行器定速巡航。

技術領域

本發明涉及一種基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航調節方法，屬于無人機、巡航導彈飛行控制技術領域。

背景技術

隨著防空技術的進步，“防區”的范圍也隨之擴大，戰場對有動力滑翔飛行器需求較大，各國也非常重視能夠在防區外發射有動力滑翔飛行器的研發。常規無動力大翼展滑翔飛行器升阻比Kn較大(可達7－8)，其滑翔能力很強，能夠實現較遠的攻擊范圍，射程范圍可達20～120km。動力增程滑翔飛行器是一種在常規無動力大翼展滑翔飛行器基礎上改進加裝發動機以實現防區外攻擊的飛行器，增加射程，提升飛機的戰場生存能力。有動力滑翔飛行器的射程能夠從無動力的100km提升到300km以上。

無人機、巡航導彈、動力增程滑翔飛行器通常采用渦噴發動機發動機為其提供動力，但是由于成本原因，部分巡航導彈、動力增程滑翔飛行器采用簡易控制渦噴發動機提供飛行動力。簡易控制渦噴發動機的轉速指令不適宜頻繁快速改變。為保證飛行器能夠實現長時間定速巡航，需要飛行器控制系統設計發動機轉速指令。現有的發動機轉速控制指令通常采用離線計算定速巡航飛行條件的方式來設置常值的開環發動機折合轉速指令。但是由于離線計算采用的氣動力參數、發動機推力存在不精確以及飛行過程中存在風場干擾，因此實際巡航飛行過程中飛行器的速度可能出現持續微小減速或加速。若長時間巡航飛行，飛行速度范圍可能超出預先設計范圍，導致飛行器飛行馬赫數過小導致失速,或飛行器發飛行馬赫數過大導致結構無法承受。

為了穩定動力增程滑翔飛行器巡航速度，提出一種根據在線測量飛行器軸向加速度和估計偽馬赫數的發動機轉速指令閉環調節控制方案。北京動力機械研究所盧彬等提出了一種微型渦噴發動機變增益轉速閉環控制方法，此方法能夠保證在不同來流、不同工況下發動機轉速控制指標的一致性。但是此方法僅能實現發動機自身的轉速閉環控制，不能實現飛行器的巡航速度控制。在艦載機自動著艦中，采用進場功率補償器進行速度閉環控制，這種方法要求發動機具有連續轉速控制能力，并且控制系統設計復雜。目前還沒有相關資料提及基于發動機轉速指令分段調節實現飛行器定速巡航控制的方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決采用低成本渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器巡航速度控制問題，提供一種基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航調節方法。該方法針對使用無法進行轉速頻繁改變的渦噴發動機應用于飛行器定速巡航的需求，利用組合導航測量的飛行器加速度和速度信息，提出一種基于飛行器等效加速度和偽馬赫數反饋的渦噴發動機轉速指令調節方案，以實現動力增程滑翔飛行器定速巡航。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

基于渦噴發動機的動力增程滑翔飛行器定速巡航轉速指令調節方法，具體實現步驟如下：

步驟一、獲取巡航階段組合導航輸出的彈體系下的軸向過載A_bx，側向過載A_bz，法向過載A_by，地面系下彈體俯仰角滾轉角γ和偏航角滾轉角速度ω_x，東北天坐標系下三方向的速度V_x、V_y和V_z以及飛行海拔高度H。

所述組合導航系統輸出的彈體系的過載A_bx、A_bz和A_by為除去重力以外的氣動力和推力作用下的過載值。

步驟二、計算得到地面系下導彈飛行加速度A_x，計算公式如下：