基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制方法和采用该方法的飞行器技术

本发明专利技术涉及一种基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制技术和采用了该方法的飞行器，属于航空飞行器空气动力学、航空飞行器结构动力学、航空飞行器系统工程和航空飞行器气动弹性力学领域，适用于小型、中型和大型航空飞行器的提高飞行性能、减阻、增升、隐身、任务自适应等用途，进一步发展可以用于机动载荷减缓、主动颤振抑制和降噪等。

【技术实现步骤摘要】
基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制方法和采用该方法的飞行器
本专利技术涉及一种基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制方法和采用了该方法的飞行器。
技术介绍
随着能源需求的增加和能源供应的越发紧张，对飞行器的综合飞行效率和环保的要求越来越高。同时，飞行器的任务更加多样化，对提升单一飞行器多任务处理能力带来了挑战。多任务也使得飞行器所处外部环境更加复杂，要求飞行器对流场、结构位移场、声场、电磁场等多物理场的可控能力越来越高。综合而言，新的发展与形势要求未来飞行器相对于目前的飞行器的综合性能要有显著提升，主要表现为气动效率、结构效率、感知能力、控制能力四大方面。目前，先进材料技术、变体机翼技术、先进传感器和传感网络以及先进控制手段和人工智能的发展，给未来飞行器的综合性能的提升带来了可行的技术支持。现代飞行器设计，是建立在多学科综合优化设计的基础上的，主要表现为结构力学、空气动力学、控制系统的多学科优化。其中考虑了结构力学、空气动力学和复合材料的气动弹性剪裁，近些年快速发展，比如气动弹性剪裁在波音-787和空客-350飞机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用了基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制技术的飞行器，其特征在于包括：/n机身(1)，/n机翼(2)，/n机翼内侧前缘变形执行模块(3)，/n机翼内侧后缘变形执行模块(4)，/n机翼外侧前缘变形执行模块(5)，/n机翼外侧后缘变形执行模块(6)，/n水平安定面(7)，/n水平安定面后缘变形执行模块(8)，/n机翼变形监测展向阵列(9)，/n位于机鼻的远前方物理场监测探头(10)，用于对沿飞机飞行方向V的前方一定范围的大气进行观测，包括对速度场、温度场、密度场、压强场和噪声场的观测，/n位于机翼整流罩前部的近物理场监测探头(11)，/n位于机身的综合监测探头阵列(12)，/n位于机翼...

【技术特征摘要】
1.一种采用了基于飞行器静气动弹性效应的形状主动控制技术的飞行器，其特征在于包括：
机身(1)，
机翼(2)，
机翼内侧前缘变形执行模块(3)，
机翼内侧后缘变形执行模块(4)，
机翼外侧前缘变形执行模块(5)，
机翼外侧后缘变形执行模块(6)，
水平安定面(7)，
水平安定面后缘变形执行模块(8)，
机翼变形监测展向阵列(9)，
位于机鼻的远前方物理场监测探头(10)，用于对沿飞机飞行方向V的前方一定范围的大气进行观测，包括对速度场、温度场、密度场、压强场和噪声场的观测，
位于机翼整流罩前部的近物理场监测探头(11)，
位于机身的综合监测探头阵列(12)，
位于机翼整流罩后部的近物理场监测探头(13)，
位于水平安定面的近物理场监测探头(14)，
后物理场监测探头(15)，
关键部位监测探头(16)，
机翼翼盒(17)，
位于翼盒上的多个关键部位监测探头阵列(18、19、20、21)，用于对以上各自所在部位的机翼翼盒(17)的变形和受力情况进行监测，包括对位移、支反力、应力、应变进行监测，
控制部分，
其中：
机翼外侧前缘变形执行模块(5)包括：
安装在翼盒前梁(23)上的变形前缘驱动器(29)，用于提供驱动力和运动输入，
变形前缘结构(30)，包括多个通过自身弯曲变形传递力和运动的梁部件，
变形前缘内部变形监测探头(31)，用于监测机翼外侧前缘变形执行模块(5)的内部结构变形，
变形前缘蒙皮(32)，其中变形前缘结构(30)将变形前缘驱动器(29)生成的力和位移通过自身结构的弯曲变形传递给变形前缘蒙皮(32)，
机翼外侧后缘变形执行模块(6)包括：
安装在翼盒后梁上的变形后缘驱动器(33)，
变形后缘结构(34)，包括多个通过自身弯曲变形传递力和运动的梁部件，
变形后缘内部变形监测探头(35)，用于监测变形后缘的内部结构变形，
变形后缘蒙皮(36)，其中变形后缘结构将变形后缘驱动器生成的力和位移通过自身结构的弯曲变形传递给变形后缘蒙皮，以改变变形后缘蒙皮(36)的形状，
控制部分包括：
目标输入模块(44)，
综合传感模块(45)，
控制指令模块(46)，
变形执行模块(47)，
气动力模块(48)，
其中：
目标输入模块(44)得到预先设定，以描述飞行器需要达到的控制目标与相关约束，包括预定的最优控制目标与约束(55)，
综合传感模块(45)包括内部典型控制点监测部分(52)、外场监测(53)部分、数据综合部分(54)、变形模块的形状监测部分(61)和机翼形状监测部分(65)，
控制指令模块(46)包括：生成变形形状要求输入(66)的最优可行变形形状求解部分(56)、生成外环控制指令(67)的外环反馈控制器(57)、生成内环控制指令(68)的内环反馈控制器(58)，
变形执行模块(47)包括：变形驱动器(59)和变形部件的主动变形部分(60)，
其中：
在首先进行了人为输入最优控制目标与约束(55)后，控制部分自动采集内部典型控制点监测部分(52)和外部流场的外场监测部分(53)得到的数据，并经过数据综合部分(54)处理后，由最优可行变形形状求解部分(56)进行最优可行变形形状求解，得到变形形状要求输入(66)，后者被输入外环反馈控制器(57)，
外环反馈控制器(57)通过分析、比对变形形状要求输入(66)和由机翼形状监测部分(65)监测得到的外环形状反馈(70)，生成外环控制指令(67)，所生成的外环控制指令(67)输入给内环反馈控制器(58)，
内环反馈控制器(58)，通过分析外环控制指令(67)和内环形状反馈(69)，生成内环控制指令(68)，该内环控制指令(68)用于直接驱动变形驱动器(59)，
在变形驱动器(59)的驱动下，变形执行模块(47)实现变形部件主动变形(60)，
变形模块的形状监测(61)部分对变形部件主动变形部分(60)进行监测，并将得到的变形模块的变形作为内环形状反馈(69)输入内环反馈控制器(58)，
变形部件主动变形部分(60)产生的气动力，即作用在变形模块上的驱动力(62)，作用在机翼(2)上，使机翼(2)产生机翼部件被动变形(63)，
机翼部件被动变形(63)，通过静气动弹性形状反馈(71)，对变形执行模块产生由静气动弹性效应引起的气动力干扰(64)，
机翼部件被动变形(63)通过机翼形状监测(65)实现外环形状反馈(70)。


2.飞行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晨，张桢锴，杨超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11