[发明专利]一种基于流体振荡器的机翼力矩控制方法

说明书

本发明公开了一种基于流体振荡器的数字式机翼力矩控制方法，该方法通过将多个尺寸不同的流体振荡器，悬挂在机翼的不同翼展位置处，采用数字式控制的非连续力矩调节方式，分别控制形成阶跃信号，实现无机翼舵面下飞行器的滚转、偏航等姿态控制。该方法产生的力矩随时间的变化是阶跃形式的，分别控制多个流体振荡器，通过快速调节每个流体振荡器的工作状态，实现无机翼舵面飞行器的滚转、偏航的姿态控制。该方法通过持续令流体振荡器作动产生所需力矩，实现飞行器的姿态调节，取代机翼上辅助舵面，并简化了机械结构，降低飞行器的雷达散射面积。

技术领域

本发明涉及一种基于流体振荡器的机翼力矩数字式控制方法，具体涉及一种带可旋转楔形体的流体振荡器以及实现无机翼辅助舵面的飞行姿态控制方法。

背景技术

随着当下探测技术的迅速发展，雷达、红外等探测技术发展迅猛，使得飞行器的生存环境变得愈发恶劣，如何尽可能的降低飞行器的雷达散射面积RCS成为近期热门的讨论话题。

为了减少飞行器RCS，设计飞行器的过程中都会尽可能减少飞行器表面的裸露机械结构以及开缝装置，最直接的方式就是尽量多的取代飞行器上的舵面。但是，舵面的缺失会导致飞行器的操纵性大幅下降，姿态的控制将成为一大难题。以飞翼布局飞行器为例，飞翼布局没有一般飞行器中的水平尾翼与垂直尾翼，取消了尾部的机械作动系统。由于缺少了水平尾翼与垂直尾翼，飞机在飞行中的姿态控制和调节将会变得非常困难。为了解决该问题，姿态控制的任务由机翼的舵面完成，舵面的力矩控制为连续式的，即在收到姿态调节信号时，机翼舵面通过连续的偏转来达到姿态调节的目的。这将导致舵面的任务更加繁重、设计更加复杂。

为了弥补因操纵面缺失带来的姿态控制难题，目前已出现大量控制策略，以实现飞机布局的姿态控制，如等离子体激励器，射流环量控制激励器、三自由度矢量喷管等。流体振荡器作为一种新型的流动控制手段，多年来已获得了许多研究成果，目前已经出现了多种不同构型的流体振荡器，其用途包括噪音抑制、钝体减阻等。因其特殊的几何结构，具有无需人工干涉就可实现出口流场高频甩动的特征。而利用流体振荡器不稳定性这一特征，施加很小的扰动，即可得到可控流场。

为了满足现在对新一代飞行器的要求，设计一种可以替代舵面进行飞行器姿态调节的方式尤为重要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于流体振荡器的数字式机翼力矩控制方法，通过控制流体振荡器的工作状态以控制机翼俯仰、滚转状态，以调节飞行器姿态。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于流体振荡器的数字式机翼力矩控制方法，包括流体振荡器组，其特征在于：所述流体振荡器组包括若干个可分别控制的流体振荡器；所述流体振荡器采用通过型线拉伸而成的二元式结构，其内流道依次包括流体振荡器入口、喷管收敛段、喷管喉道段、腔体段、出口扩张段；所述出口扩张段包含楔形体和楔形体旋转轴；所述流体振荡器安装在机翼后缘部分，用于产生俯仰方向上的力，类似于一般飞行器安装在后缘的舵面；以嵌入方式安装，其出口与大气相通，由于机翼后缘较薄，因此对机翼后缘进行特殊处理，保证流体振荡器的内流通道以及供气管道均可以埋入机翼内部；

通过飞行器的姿态控制器输出所述飞行器的姿态控制信号，分别控制所述流体振荡器的楔形体的偏转状态，产生俯仰力矩和滚转力矩，以控制所述飞行器实时姿态调节；所述偏转状态包括以下工作状态：

工作状态1：楔形体向上偏转角度δ，此时流体振荡器提供给飞行器向下的力；

工作状态-1：楔形体向下偏转角度δ，此时流体振荡器提供给飞行器向上的力；

工作状态0：关闭流体振荡器入口，不对该流体振荡器供气，即关闭状态；

所述偏转角度δ的取值范围为：3≤δ≤6。流体振荡器在1或-1状态时的偏转角度δ应当选定在适当的范围内，保证楔形体有足够的能力使流体偏转。