[发明专利]一种基于舵面效率的飞行器控制方法

权利要求书

1.一种基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：针对具有操纵面的飞行器，设定初始参数和确定飞行器的物理空间网格的外边界范围，所述初始参数包括：飞行高度H、飞行马赫数M、飞行攻角和飞行侧滑角，其中，所述飞行器的物理空间网格包括：操纵面以内区域和操纵面以外区域；

步骤2：在操纵面的舵偏角为零时，基于飞行器的外形信息构建飞行器的表面网格，基于飞行器的表面网格与所述外边界生成飞行器的第一物理空间网格；

步骤3：基于所述初始参数设定来流条件，基于所述来流条件构建第一流场，基于所述第一流场和所述第一物理空间网格进行计算获得对应的第一力矩系数；

步骤4：调整操纵面的舵偏角，基于飞行器的外形信息构建飞行器的表面网格，基于飞行器的表面网格与所述外边界生成飞行器的第二物理空间网格；其中，所述第二物理空间网格和所述第一物理空间网格具有相同的操纵面以外区域；

步骤5：基于所述初始参数设定来流条件，基于步骤3计算收敛的流场构建第二流场，基于所述第二流场和所述第二物理空间网格进行计算获得对应的第二力矩系数；

步骤6：基于所述第一力矩系数、所述第二力矩系数和舵偏角的变化量计算获得操纵面的舵面效率；

步骤7：重复步骤4至步骤6，直至获得多个不同舵偏角下的操纵面的舵面效率；

步骤8：改变所述初始参数的数值，重复步骤2至步骤7，直至获得多个不同初始参数条件下的舵面效率；

步骤9：飞行器控制系统基于获得的舵面效率进行建模，获得飞行器的气动力或气动力矩建模表达式，飞行器飞行过程中飞行器控制系统根据气动力或气动力矩建模表达式对飞行器的姿态进行实时控制。

2.根据权利要求1所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，本方法中物理空间网格的具体生成方式为：操纵面为六面体，操纵面的8个顶点分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1和H1，其中，点A1、B1、E1、F1、A、B、F和E均位于飞行器机身上，以点A、B、F和E作为顶点的矩形ABFE代表飞行器机身的一部分，以点A1、B1、E1和F1作为顶点的矩形A1B1E1F1位于矩形ABFE内，在远离所述飞行器机身的方向上以点D、C、G和H作为顶点构建矩形DCGH，矩形DCGH与以点D1、C1、G1和H1作为顶点的矩形D1C1G1H1平行，设定矩形DCGH的大小和位置，获得包围操纵面的五个六面体，对包围操纵面五个六面体填充结构化网格，以点A、B、C、D、E、F、G和H为顶点的六面体为操纵面区域，将操纵面区域以外的区域划分成若干个预设尺寸的第一六面体，在每个第一六面体中填充结构化网格。

3.根据权利要求1所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，所述步骤3中和所述步骤5中均采用统一气体动理学方法进行计算。

4.根据权利要求3所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，本方法基于计算机集群分批次进行计算。

5.根据权利要求3所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，统一气体动理学方法中三维速度空间采用均匀分布笛卡尔网格，三维速度空间网格的三个方向分别为u、v和w，三维速度空间网格范围为大于或等于且小于或等于，其中，为来流速度的模。

6.根据权利要求3所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，第一流场中每个物理空间网格单元的宏观量取来流条件，分布函数取来流条件中宏观量对应的平衡态分布函数。

7.根据权利要求1所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，所述步骤4还包括：调整第二物理空间网格中各个网格块的输出顺序，所述第二物理空间网格中操纵面以外区域的网格块与所述第一物理空间网格中操纵面以外区域的网格块一一对应。

8.根据权利要求3所述的基于舵面效率的飞行器控制方法，其特征在于，步骤5中第二流场中每个物理空间网格单元的宏观量取步骤3中采用第一物理空间网格计算得到的收敛宏观量，分布函数取步骤3中采用第一物理空间网格计算得到的收敛分布函数。