[发明专利]一种飞行器侧滑转弯控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器侧滑转弯控制方法，尤其涉及一种三通道操纵耦合和侧滑角对俯仰通道气动耦合条件下的飞行器侧滑转弯控制方法，属于飞行器制导控制技术领域。

背景技术

大气层内飞行器依靠气动力进行转弯机动的基本方法有两种：一种是倾斜转弯，另一种是侧滑转弯。倾斜转弯是通过转动弹体（或机体）依靠升力分量进行转弯，其侧滑角指令为零；而侧滑转弯则是通过产生一定的侧滑角依靠侧力进行转弯，其侧滑角指令不为零。进行侧滑转弯时，侧滑角指令可以达到多大与飞行器气动舵的控制能力直接相关，而气动舵控制能力则体现为可用舵偏大小。在气动舵可用舵偏大小确定的情况下，侧滑转弯控制中侧滑角指令大小允许达到的上限可用利用操稳比来估算。然而直到目前为止，操稳比的计算方法均没有考虑操纵耦合以及侧滑角对俯仰通道的气动耦合的影响，基于没考虑耦合的操稳比得到的侧滑角指令不能准确约束侧滑转弯控制。对于现代的许多高性能飞行器，尤其是高超声速飞行器，其操纵耦合非常明显，某些飞行状态下侧滑角对俯仰通道的气动耦合也很明显，二者均不可忽略。对于这些飞行器，仍然按照传统方法不考虑操纵耦合和侧滑角对俯仰的影响而计算得到的操稳比与实际情况相去甚远，基于这样的操稳比所估算的侧滑角指令范围约束严重失真，因而大大增加了侧滑转弯飞行隐患或降低了飞行器设计效率。因此，如何充分考虑操纵耦合和侧滑角对俯仰通道的影响来优化侧滑转弯机动中侧滑角指令的容许范围，进一步改善侧滑转弯控制，成为当前先进大气层内飞行器——尤其是高超声速飞行器制导控制中的一个重要问题。

目前工程上，侧滑转弯机动控制中侧滑角指令的容许范围均是使用不考虑耦合的操稳比、在不考虑操纵耦合以及侧滑角对俯仰的气动耦合的情况下估计的，对于操纵耦合或侧滑角对俯仰的气动耦合严重的飞行器而言其结果严重偏离实际。相应的，采用不考虑耦合计算得到的侧滑角指令来约束侧滑转弯控制也偏离实际，相应设计的侧滑转弯控制指令容易出现要么风险过大要么过于保守的情况。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有方法的不足，提供一种飞行器侧滑转弯控制方法，该方法考虑三通道操纵耦合和侧滑角对俯仰通道的气动耦合，优化了侧滑角指令容许范围、进而生成更合理的侧滑转弯机动控制指令，提高了飞行器侧滑转弯控制的精度和安全性。

本发明的技术解决方案是：一种飞行器侧滑转弯控制方法，步骤如下：

（1）根据飞行器滚动、偏航和俯仰气动力矩系数计算出这三个气动力矩系数相对侧滑角、升降舵、副翼和方向舵的气动导数，

其中：

——滚转力矩系数对侧滑角的导数；

——偏航力矩系数对侧滑角的导数；

——俯仰力矩系数对侧滑角的导数；

——滚转力矩系数对副翼舵偏角的导数；

——偏航力矩系数对副翼舵偏角的导数；

——俯仰力矩系数对副翼舵偏角的导数；

——滚转力矩系数对方向舵偏角的导数；

——偏航力矩系数对方向舵偏角的导数；

——俯仰力矩系数对方向舵偏角的导数；

——滚转力矩系数对升降舵偏角的导数；

——偏航力矩系数对升降舵偏角的导数；

——俯仰力矩系数对升降舵偏角的导数；

（2）利用步骤（1）计算出的气动导数生成矩阵A和向量b；