本文關鍵詞：大攻角非定常氣動力建模與非線性動力學特性分析

  更多相關文章： 多變量擬合 大攻角氣動建模 分支分析 非線性系統(tǒng) MATCONT 高超聲速 機翼搖晃

【摘要】：隨著現代航空航天技術研究的深入,以及實際作戰(zhàn)的需要,飛行器運動特性由線性逐漸拓展至非線性范圍。當飛機在進行大攻角機動時,將發(fā)生顯著的氣流分離和渦破裂現象,此時氣動力會呈現出較強的非線性、遲滯特性,整個飛行器的運動也具有高度的非線性分叉現象,因此常規(guī)的飛行動力學小擾動線化分析方法將不能完全用于上述飛行器的分析中。本文從非線性飛行動力學的角度出發(fā),分別對大攻角非定常氣動力建模和非線性動力學特性分析進行了全面的研究。具體工作包括:(1)從擬合的角度,利用多變量非線性正交多項式方法,建立了大攻角下俯仰、偏航以及俯仰偏航耦合的非定常氣動力模型,并與傳統(tǒng)的多項式模型進行了對比。該方法簡潔高效,不需事先確定模型結構,并且可以建立全局氣動模型,因而具有廣泛運用的基礎,為后續(xù)飛行器設計和分析帶來了極大的方便。(2)對分支分析和突變理論方法(Bifurcation Analysis and Catastrophe Theory Methodology-BACTM)進行了介紹,利用MATCONT軟件對機翼搖晃這一現象進行分支分析,得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定特性以及Hopf分支點,全面揭示了系統(tǒng)的非線性動力學特性。同時,針對某飛行器的縱向進行了分支分析,通過該改變固定控制參數,得到了其變化對平衡曲線的影響,為飛行器參數設計帶來了一定的指導意義。(3)對具有典型乘波體結構的吸氣式高超聲速飛行器的縱向進行了穩(wěn)定性分析。利用空氣動力學相關理論分別得到了飛行器的氣動力和推力數據,并進一步計算出彈性模型中的模態(tài)和廣義力。通過擴展分支分析方法得到了系統(tǒng)的平衡曲線,分析發(fā)現系統(tǒng)此時由于重心位于壓心之前所有的平衡狀態(tài)都是靜不穩(wěn)定的。同時,當飛行器處于高空巡航平衡狀態(tài)時,根據本文建立的彈性模型發(fā)現,由二維機身彈性引起的攻角變化很小。
【關鍵詞】：多變量擬合 大攻角氣動建模 分支分析 非線性系統(tǒng) MATCONT 高超聲速 機翼搖晃
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V211
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 非定常氣動力實驗發(fā)展9-10
• 1.3 非定常氣動力建模10-12
• 1.3.1 代數模型10-11
• 1.3.2 微分和積分模型11
• 1.3.3 模糊控制和神經網絡11-12
• 1.3.4 多變量正交多項式擬合12
• 1.4 非線性動力學特性分析12-13
• 1.5 本文的主要工作13-16
• 第二章 多變量正交多項式在氣動建模上的應用16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 單變量最小二乘數據擬合16-17
• 2.3 多變量正交多項式擬合17-20
• 2.3.1 多變量正交擬合原理17-18
• 2.3.2 正交基函數18
• 2.3.3 模型結構確定準則18-20
• 2.4 數學算例20-22
• 2.5 氣動建模實例22-26
• 2.6 小結26-28
• 第三章 大攻角非定常氣動力多項式建模28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 傳統(tǒng)的代數多項式模型28-30
• 3.2.1 模型結構28-29
• 3.2.2 最小二乘法參數辨識29-30
• 3.3 基于多變量非線性數據擬合模型30-31
• 3.4 縱向非定常氣動力建模算例31-38
• 3.5 偏航非定常氣動力建模算例38-40
• 3.6 俯仰與偏航耦合非定常氣動力建模算例40-43
• 3.7 小結43-44
• 第四章 非線性動力學特性分析44-66
• 4.1 引言44
• 4.2 飛行器動力學模型44-49
• 4.2.1 繞質心運動的動力學方程45-46
• 4.2.2 繞質心轉動的動力學方程46-49
• 4.3 分支分析和突變理論方法介紹49-51
• 4.3.1 平衡解與周期解49-50
• 4.3.2 平衡解與周期解的穩(wěn)定性50
• 4.3.3 分支與突變50-51
• 4.3.4 數值算法51
• 4.4 擴展分支分析方法51-52
• 4.5 機翼搖晃開環(huán)分支分析52-60
• 4.6 某飛行器縱向非線性動力學特性分析60-64
• 4.6.1 推力對縱向動態(tài)特性的影響62-63
• 4.6.2 質心對縱向動態(tài)特性的影響63-64
• 4.7 小結64-66
• 第五章 高超聲速飛行器非線性動力學特性分析66-82
• 5.1 引言66
• 5.2 二維幾何外形66-67
• 5.3 氣動力和推力理論算法67-74
• 5.3.1 機體前部氣動力計算67-70
• 5.3.2 推力模型70-72
• 5.3.3 機體尾部氣動力計算72-73
• 5.3.4 控制舵偏73-74
• 5.4 彈性模型74-77
• 5.5 縱向剛體-彈性動力學模型77-78
• 5.6 非線性動力學特性分析78-81
• 5.7 小結81-82
• 第六章 總結與展望82-84
• 6.1 工作總結82-83
• 6.2 主要創(chuàng)新點83
• 6.3 有待進一步研究的工作83-84
• 參考文獻84-88
• 致謝88-90
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文90-91

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 唐碩;祝強軍;;吸氣式高超聲速飛行器動力學建模研究進展[J];力學進展;2011年02期

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本文編號：718623