北京航空航天大学学报 ›› 2016, Vol. 42 ›› Issue (12): 2640-2647.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0807

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基于模型迁移方法的高超声速飞行器建模

王浩亮, 李清东, 任章, 赵启伦, 董希旺, 刘菲   

  1. 北京航空航天大学 飞行器控制一体化技术重点实验室, 北京 100083
  • 收稿日期:2015-12-07 出版日期:2016-12-20 发布日期:2016-04-13
  • 通讯作者: 李清东,Tel.:010-82314573-11,E-mail:liqingdong@buaa.edu.cn E-mail:liqingdong@buaa.edu.cn
  • 作者简介:王浩亮,男,博士研究生。主要研究方向:高超声速建模、制导与控制。E-mail:haoliangwang1987@sina.cn;李清东,男,博士,硕士生导师。主要研究方向:多无人机协同制导与控制。Tel.:010-82314573-11,E-mail:liqingdong@buaa.edu.cn;任章,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:飞行器导航、制导与控制等领域应用基础理论与技术。E-mail:renzhang@buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(91216304,91116002,61333011)

Modeling of hypersonic vehicle via model migration method

WANG Haoliang, LI Qingdong, REN Zhang, ZHAO Qilun, DONG Xiwang, LIU Fei   

  1. Science and Technology on Aircraft Control Laboratory, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China
  • Received:2015-12-07 Online:2016-12-20 Published:2016-04-13
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China (91216304,91116002,61333011)

摘要: 高超声速飞行器的研发是一个小批量多批次的过程。为了降低实验成本缩短建模周期,引入了模型迁移方法计算具有相似外形的高超声速飞行器的气动参数。首先研究了一种评价飞行器气动外形间仿射相似度的方法,当相似度满足要求时,可使用模型迁移方法计算新飞行器的气动参数。接着基于高超声速相似律,使用基飞行器的气动参数对新飞行器气动参数初次迁移。当初次迁移结果不能满足建模精度要求时,应用偏差校正的方法对迁移过程修正。最后为了消除飞行高度对高超声速流黏性的影响,引入高超声速边界层理论迁移飞行器不同高度上的气动参数。通过对仿真结果的分析,验证了模型迁移方法对具有相似外形的高超声速飞行器建模的有效性。

关键词: 高超声速飞行器, 仿射相似度, 高超声速相似律, 模型迁移, 高超声速边界层理论

Abstract: The development of hypersonic vehicle is a process of multi-product and small-batch production. In order to reduce the cost of experiments and decrease the period of the modeling of hypersonic vehicles, model migration method is used to calculate the aerodynamic parameters of the vehicles with similar shapes. First, a method for assessing the similarity degree of hypersonic vehicles is explained. If the similarity of the hypersonic vehicles is sufficient, the model migration method will be used in the modeling of the new vehicle. Then the first model migration for the new vehicle will be expatiated using the aerodynamic parameters of the base vehicle based on the hypersonic similar law. The method of offset correction will be applied if the result of the first model migration cannot meet the precision requirement. Finally, in order to eliminate the influence of hypersonic viscosity, hypersonic boundary layer theory will be used to calculate the aerodynamic parameters of different altitude. The effectiveness of the model migration in modeling the vehicles with similar shapes is verified by the simulation.

Key words: hypersonic vehicle, affine similarity, hypersonic similar law, model migration, hypersonic boundary layer theory

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