本发明专利技术涉及智能制造中的控制与调节领域，公开一种海上救生空投飞行器速度控制方法及系统。方法包括：在飞行器飞行攻角小于或等于第一攻角的范围约束内，根据侧向机动需求确定飞行器的最大侧滑角；根据最大侧滑角确定飞行器稳态飞行时的最大滚转通道舵偏角；以最大滚转通道舵偏角结合最大偏航通道舵偏角和最大俯仰通道舵偏角计算飞行器稳态飞行时最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角；根述最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角中的最大值、单片舵的满偏值和预留的余量确定附加舵偏角的最大值；根据附加舵偏角的最大值计算只产生阻力的各个单片舵在各个迭代时间所分别对应的附加舵偏角，并结合制导稳态飞行的舵偏角执行减速过程中的状态控制。行减速过程中的状态控制。行减速过程中的状态控制。
【技术实现步骤摘要】
海上救生空投飞行器速度控制方法及系统
[0001]本专利技术涉及智能制造中的控制与调节领域，尤其涉及一种海上救生空投飞行器速度控制方法及系统。
技术介绍
[0002]我国海洋面积大，随着经济和科学技术的发展，海上事业的发展越来越有规模，但是海上工作受到外界条件的制约，施工设备以及工作人员的生命得不到高度保障，所以无论是在战争中还是平时，海上救生都是一项非常必要的工作。
[0003]各类救生技术发展迅速，本文通过一种正常式“X”字形尾舵布局的空投飞行器携带救生物品包，制导飞行至预计开舱点，把救生物品包投放出去并推出减速伞，救生物品包减速飞行落水，待救援人员凭借救生物品实施自救。如果开舱点较高，无控段较长，救生包不能准确达到目标点，即难以到达待救援人员附近。因此确定开舱点的基本要求就是保证救生包落在待救援人员附近，此时，就要求开舱点不能过高，具体值根据仿真试验得到，然而低的开舱点导致减速伞作用时间短，救生包减速有限，救生包高速落水将会损毁救生物质，并且对待救援人员的生命健康产生威胁，也就是救生包落水时保证安全速度，即对救生包被投放出去时的初速有严格的要求，即必须对携带救生包的飞行器速度进行控制，在开舱时达到期望的速度值。
[0004]一般地，通过提高飞行器的投放距离可以实现减速，不过，这种方法减速效果有限，不能达到期望的效果，并且导致飞行器的投放区间较小，不利于飞行器的灵活投放。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的在于公开一种海上救生空投飞行器速度控制方法及系统，以在制导飞行舵偏角的基础上，附加只产生阻力效果的舵偏角，从而实现减速等有效的速度控制。
[0006]为达上述目的，本专利技术公开的海上救生空投飞行器速度控制方法包括：
[0007]步骤S1、分析飞行器的气动特性，确定升阻比最大时的第一攻角。
[0008]步骤S2、在飞行器飞行攻角小于或等于所述第一攻角的范围约束内，根据侧向机动需求确定飞行器的最大侧滑角。
[0009]步骤S3、根据所述最大侧滑角确定飞行器稳态飞行时的最大滚转通道舵偏角。
[0010]步骤S4、以所述最大滚转通道舵偏角结合最大偏航通道舵偏角和最大俯仰通道舵偏角计算飞行器稳态飞行时最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角。
[0011]步骤S5、根述最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角中的最大值、单片舵的满偏值和预留的余量确定附加舵偏角的最大值。
[0012]步骤S6、根据所述附加舵偏角的最大值计算只产生阻力的各个单片舵在各个迭代时间所分别对应的附加舵偏角，并结合制导稳态飞行的舵偏角执行减速过程中的状态控制。
[0013]为达上述目的，本专利技术还公开一种海上救生空投飞行器速度控制系统，包括存储
器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时用以实现上述相对应的方法。
[0014]综上，本专利技术原理简单、工程应用性强，能实现精确制导并达到速度控制的目的。
[0015]下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1是本专利技术实施例公开的海上救生空投飞行器速度控制方法流程示意图。
[0018]图2是本专利技术实施例方法在一具体场景中应用后减速效果示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0020]实施例1
[0021]本实施例公开一种海上救生空投飞行器速度控制方法，主要原理是在制导飞行舵偏角的基础上，附加只产生阻力效果的舵偏角，增加飞行阻力，从而实现减速。
[0022]本实施例方法包括以下步骤：
[0023]第一步：完成飞行器的气动特性分析，按照公式（1）～（3）计算得到飞行器在不同马赫数下的升阻比，选取升阻比最大时的攻角作为最大飞行攻角；并根据飞行器的侧向机动需求及飞行环境，根据公式（4），选取最大侧滑角，一般取值范围为（
‑6°
,6
°
）。
[0024]；；；；其中为机体系下某一马赫数和攻角时的阻力系数，为机体系下某一马赫数和攻角时的升力系数，为速度系下某一马赫数和攻角时的阻力系数，为速度系下某一马赫数和攻角时的升力系数，为马赫数，为攻角，为某一马赫数和攻角时升阻比，为某一马赫数和侧滑角时的侧向力，为侧滑角，为动压，为参考面积，为某一马赫数和侧滑角时侧向力系数对侧滑角的偏导数。
[0025]机体系定义如下，坐标原点为飞行器的质心，与飞行器纵轴重合，指向飞行器头部为正；在飞行器的纵向对称面内，垂直于轴，向上为正；由右手法则确定。
[0026]速度系定义如下，坐标原点为飞行器的质心，沿速度矢量方向，与速度方向一致为正；在飞行器的纵向对称面内，垂直于轴，向上为正；由右手法则确定。
[0027]第二步：根据气动特性计算稳定飞行需求的三个通道舵的最大舵偏；
[0028]1、计算最大滚转舵偏角；其中：为某一马赫数和攻角时滚转力矩系数对滚转通道舵的偏导数，为某一马赫数和攻角时滚转力矩系数对侧滑角的偏导数，为某一马赫数和攻角时单位侧滑角对应的等效干扰滚转舵。
[0029]由于是一个与和相关的二维向量，根据公式（5）确定在攻角与侧滑角范围内不同马赫数对应的最大滚转通道舵偏角。
[0030]2、计算最大偏航通道舵偏角；其中：为某一马赫数和侧滑角时偏航力矩系数对偏航通道舵的偏导数，为某一马赫数和侧滑角时偏航力矩系数，为某一马赫数和侧滑角时对应的平衡偏航通道舵偏角。
[0031]由于是一个与和相关的二维向量，根据公式（6）确定在侧滑角范围内不同马赫数对应的最大偏航通道舵偏角。
[0032]3、计算最大俯仰通道舵偏角；其中：为某一马赫数和攻角时俯仰力矩系数对俯仰通道舵的偏导数，为某一马赫数和攻角时俯仰力矩系数，为某一马赫数和攻角时对应的平衡俯仰通道舵偏角。
[0033]由于是一个与和相关的二维向量，根据公式（7）确定在攻角范围内不同马赫数对应的最大俯仰通道舵偏角。
[0034]第三步：计算稳定飞行时最大通道舵偏角对应的单片舵。
[0035]；其中：为滚转通道、偏航通道、俯仰通道舵偏角，以产生正力矩为正，为顺着机体系轴向方向看，左下、左上、右上、右下的单片舵偏角，从飞行器外向内看时，逆时针转动为正。
[0036]把代入公式（8），可以得到四个单片舵在此时刻的值。
[0037]值得说明的是，在本实施例中，步骤二计算的参数是步骤三中四个单片舵合力所
形成的虚拟舵。此为本领域技术人员的公知常识，不做赘述。
[0038]第四步，在稳定飞行的基础上，计算额外只产生阻力效果的舵偏角，通过阻力作用达到使飞行器减速的效果。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海上救生空投飞行器速度控制方法，其特征在于，包括：步骤S1、分析飞行器的气动特性，确定升阻比最大时的第一攻角；步骤S2、在飞行器飞行攻角小于或等于所述第一攻角的范围约束内，根据侧向机动需求确定飞行器的最大侧滑角；步骤S3、根据所述最大侧滑角确定飞行器稳态飞行时的最大滚转通道舵偏角；步骤S4、以所述最大滚转通道舵偏角结合最大偏航通道舵偏角和最大俯仰通道舵偏角计算飞行器稳态飞行时最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角；步骤S5、根述最大通道舵偏角所对应的各个单片舵偏角中的最大值、单片舵的满偏值和预留的余量确定附加舵偏角的最大值；步骤S6、根据所述附加舵偏角的最大值计算只产生阻力的各个单片舵在各个迭代时间所分别对应的附加舵偏角，并结合制导稳态飞行的舵偏角执行减速过程中的状态控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，升阻比的计算公式具体为：；；；其中，为机体系下某一马赫数和攻角时的阻力系数，为机体系下某一马赫数和攻角时的升力系数，为速度系下某一马赫数和攻角时的阻力系数，为速度系下某一马赫数和攻角时的升力系数，为马赫数，为攻角，为某一马赫数和攻角时升阻比。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，侧滑角的计算公式为：；其中，为某一马赫数和侧滑角时的侧向力，为侧滑角，为动压，为参考面积，为某一马赫数和侧滑角时侧向力系数对侧滑角的偏导数。4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：根据滚转通道舵偏角的计算公式确定在攻角与侧滑角范围内不同马赫数对应的最大滚转通道舵偏角，所述滚转通道舵偏角的计算公式为：；其中，为某一马赫数和攻角时滚转力矩系数对滚转通道舵的偏导数，为某一马赫数和攻角时滚转力矩系数对侧滑角的偏导数，为某一马赫数和攻角时单位侧滑角对应的等效干扰滚转舵；为所述最大侧滑角；为在对应攻角、侧滑角和马赫数范围内的最大值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：凡建超，王鸿睿，鱼小军，张飞飞，高晨阳，李格，杨浩瀚，杨勇，刘胜，段国栋，
申请(专利权)人：湖南云箭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。