[发明专利]一种组合式矢量喷管系统及其控制方法

权利要求书

1.一种组合式矢量喷管系统的控制方法，其特征在于，将多个不同类型的矢量喷管安装在双发布局或三发布局的飞行器上，并单独控制每个发动机的工作状态，满足给定的控制规律和约束条件；

根据所述控制规律和约束条件，确定各发动机或各喷管的关键参数之间应当满足的关系，绘制相应的控制曲线或控制区域，然后沿着控制曲线或在控制区域内对发动机的工作状态进行单独调节，达到控制目标；

计算出各发动机或各喷管的关键参数之间应当满足的关系式的步骤如下：

(1.1)、获得每个矢量喷管的矢量角δ^k、非矢量状态出口冲量以及矢量状态出口冲量与决定性参数x_k的多项式函数关系式：

其中k表示第k个矢量喷管，分别表示δ^k，的多项式系数，n为多项式公式的最高次数，i为每项的次数；x_kⁱ表示第k个矢量喷管的决定性参数，δ^k，代表第k个喷管的性能参数；

每个喷管的冲量计算公式如下：

x方向代表发动机的轴向方向，y方向表示垂直于x的方向，F_sx表示非矢量状态出口冲量的x轴冲量，F_sy表示非矢量状态出口冲量的y轴冲量；

(1.2)根据给定的矢量喷管主要性能参数的表达式，得到综合矢量角δ_t、综合出口冲量F_st表达式：

F_sxt表示综合出口冲量F_st的x轴冲量；

确定相应的控制曲线或控制区域的步骤如下：

(2.1)、确定非矢量状态的控制曲线：给定非矢量状态下的想要保持的出口冲量F_sg，将所述矢量喷管系统的表达式F_st构造成相应的曲面或曲面组，该曲面或曲面组与F_sg构成的平面之间的交线，即非矢量状态的控制曲线；

(2.2)、确定矢量状态的矢量角控制曲线：给定矢量状态下想要保持的矢量角δ_tg，将所述的综合矢量角表达式δ_t构造成相应的曲面或曲面组，该曲面或曲面组与δ_tg构成的平面之间的交线，即矢量状态的矢量角控制曲线；

(2.3)确定矢量状态的x方向冲量约束区域：给定矢量状态下的x方向出口冲量约束值F_sxg，将所述的表达式F_sxt代入不等式F_sxg＜F_sxt，得到一个有界区域，即x方向冲量约束区域。

2.如权利要求1所述的一种组合式矢量喷管系统的控制方法，其特征在于：所述控制规律和约束条件包括非矢量状态和矢量状态，控制目标为出口冲量，在非矢量状态下，通过改变决定性参数x_k来控制综合出口冲量F_st；在矢量状态下，通过改变决定性参数x_k来控制出口x轴冲量F_sxt以及综合矢量角δ_t。

3.如权利要求1所述的一种组合式矢量喷管系统的控制方法，其特征在于：所述控制目标为发动机实际产生的内推力F_e，计算公式为：

其中代表进入发动机的空气流量，v_in代表发动机的进口气流速度。

4.如权利要求1所述的一种组合式矢量喷管系统的控制方法，其特征在于：多发布局中的发动机均独立运转，每个发动机的工作状态均能够独立调节，喷管的主要性能参数与单个喷管工作时的相同。

5.如权利要求1至4任一所述的一种组合式矢量喷管系统的控制方法，其特征在于：所述决定性参数包含喷管的落压比NPR、各发动机的转速n或飞行马赫数Ma。