[发明专利]基于预设性能的高超声速飞行器纵向减损控制方法

摘要

本发明公开了基于预设性能的高超声速飞行器纵向减损控制方法，该方法包括如下步骤：步骤1），对高超声速飞行器机翼进行受力分析；步骤2），针对机翼整体进行损伤动力学建模；步骤3），通过建立的损伤动力学模型，利用损伤模型获取的实时损伤信息设计纵向分层预设性能减损控制器。本发明除了能保证减少飞行器飞行过程中的损伤累积，还能很大程度的维持未减损时的飞行性能，应用效果好。

主权项

1.基于预设性能的高超声速飞行器纵向减损控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，选取高超声速飞行器机翼的其中一个截面作为目标截面，对该目标截面进行受力分析，从而得到该目标截面的应力信息；

步骤2，结合步骤1得到的应力信息，基于损伤累积理论构建损伤动力学模型；沿翼展方向均匀的选取10个不同的截面进行损伤累积分析，从而得到损伤累积最快的截面；

步骤3，通过建立的损伤动力学模型，实时获取损伤累积最快的截面的损伤信息，将该损伤信息作为参照，结合高超声速飞行器的动力学模型，设计得到纵向减损控制器。

2.根据权利要求1所述基于预设性能的高超声速飞行器纵向减损控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：

步骤1‑1，选取高超声速飞行器机翼的其中一个截面作为目标截面，计算目标截面绕机体x轴和绕机体z轴的弯曲力矩：

其中，M_blx和M_blz分别是目标截面绕机体x轴和绕机体z轴的弯曲力矩，l是翼尖到目标截面的距离，y是小于目标截面的其他截面到目标截面的距离，w_y是其他截面的宽度，α是迎角，γ是航迹倾斜角，q_L、q_D、q_w分别是目标截面处受到的气动升力载荷、气动阻力载荷、质量力载荷，表示为：

其中，C_L和C_D分别为气动升力系数和气动阻力系数，ρ为大气密度，V为飞行速度，G_w为单翼重量，S_w为单翼面积；

步骤1‑2，设定目标截面的形状为椭圆，计算得到沿目标截面中性轴x和z的惯性矩分别为：

其中，I_lx和I_lz分别为沿目标截面中性轴x和z的惯性矩，w_l和h_l分别为目标截面的厚度和宽度；

步骤1‑3，计算得到绕机体x轴和z轴方向目标截面的拉压应力分别为：

其中，σ_blx和σ_blz分别为绕机体x轴和z轴方向目标截面的拉压应力；

步骤1‑4，利用同样的方法，计算得到沿机体x轴和z轴的剪切力分别为：

其中，Q_lx和Q_lz分别为沿机体x轴和z轴的剪切力；

步骤1‑5，计算得到沿机体x轴和z轴的剪切应力分别为：

其中，τ_Qlx和τ_Qlz分别为沿机体x轴和z轴的剪切应力，S_l为目标截面的面积；

步骤1‑6，利用力的合成原理，分别合成两个方向上的拉压应力和剪切应力，分别为：

σ_bl＝σ_blx+σ_blz