第2章 高超声速飞行器运动模型及其特性分析

系统建模是进行分析和控制设计的基础。吸气式高超声速飞行器由于发动机/集体一体化设计，加之飞行在临近空间，使得其与常规飞行器建模相比更加复杂。一是高超声速飞行器在飞行过程中经历发动机进气道关闭、进气道打开、超燃冲压发动机点火工作状态，进气道的打开与发动机点火对飞行器自身的气动特性影响较大；二是高超声速飞行器的热力学环境、弹性模态的影响更加突出，另外，地球曲率和自转的影响也不容忽视。

高超声速飞行器动力学模型包括两类，一是用于控制系统设计的模型，该类模型描述质心动力学和旋转动力学；二是用于飞行器仿真的模型，主要用于飞行方案验证、飞行轨迹跟踪及飞行控制系统的性能全面评估等。高超声速飞行器的控制研究主要以两种构型的动力学模型为基础：锥体加速器构型[40]和一体化耦合模型[41]。本章参考文献[42]，以NASA Langley研究中心公开的通用高超声速飞行器为对象，介绍其几何结构及运动方程，对高超声速飞行器三通道进行解耦，并分析高超声速飞行器纵向模型的飞行特性，为后续章节的控制器设计奠定基础。