彈性飛行器飛行仿真研究

【摘 要】現(xiàn)代飛行器的設計日益追求高速度、超機動性和敏捷性，使得現(xiàn)代飛行器越來越呈現(xiàn)出高速度、輕結構、大柔性和低阻尼的特點。對于導彈或者火箭來說，它們的射程和載重量任務要求它們具有大質量，且長細比越來越大，因此彈性低階頻率也越來越低，彈性變形和彈性振動對導彈彈道仿真的影響不能再忽略。本文發(fā)展了一種將飛行力學與氣動彈性力學相結合的飛行仿真工具，建立了剛性導彈和彈性導彈的全彈道打靶仿真模型，在Matlab/Simulink平臺下搭建各模塊，用于研究彈性導彈全彈道仿真過程中的運動參數(shù)響應。

【關鍵詞】彈性變形；彈道仿真；Matlab/Simulink；運動參數(shù)響應

0 引言

現(xiàn)代飛行器的設計日益追求高速度、超機動性和敏捷性，使得現(xiàn)代飛行器越來越呈現(xiàn)出高速度、輕結構、大柔性和低阻尼的特點[1]。對于細長體的導彈來說，其彈性低階頻率也越來越低，彈性自由度與剛體自由度之間的耦合效應就不能忽略了。

本文搭建了導彈-目標相對運動模塊、導引頭模塊、制導律模塊、彈性飛行器運動模塊[2]、大氣參數(shù)模塊以及控制律模塊。采用比例導引法制導律，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下進行全彈道打擊目標仿真，設計編寫導彈全彈道仿真過程的程序。與剛性導彈全彈道打靶仿真進行對比，由此討論結構彈性對飛行性能的影響。

1 全彈道仿真模塊搭建

在Matlab/Simulink平臺下搭建各模塊，導引律采用經(jīng)典的比例導引法，目標運動假設為定直平飛。圖1為導彈制導/運動學回路，清晰地說明全彈道仿真流程。

（1）比例導引法

（3）目標運動模型

目標在鉛垂平面內做定直平飛運動，飛行速度為VT=150m/s，在t=0的時刻從（3000m，2000m）的位置開始向-x方向運動。

（4）導彈控制律

控制律框圖如圖2所示。

2 仿真及仿真結果

全彈道仿真在Matlab/Simulink環(huán)境[4-5]下進行，Simulink仿真框圖如圖3所示，本文中將控制系統(tǒng)、舵機和彈體運動方程封裝在了一個模塊里。仿真時，當導彈與目標之間的接近速度Vc<0時，認為導彈與目標遭遇，仿真結束。

剛性導彈與彈性導彈的仿真對比結果如圖4所示。

從剛性導彈與彈性導彈全彈道仿真的參數(shù)對比圖上可以看出二者的飛行軌跡、攻角、俯仰角這些響應曲線差別并不大，而舵偏角曲線呈現(xiàn)出明顯的不同。在整個彈道仿真過程中，彈性導彈的舵偏角變化最大達到-14°，是剛性導彈的兩倍。這與實際工程型號打靶時情況相符。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]