高超声速飞行器控制研究综述
摘 要
和以往的航空航天器相比较，高超声速飞行器存在诸多控制难点，譬如：建模困难、耦合严重、参数发生剧烈时变等。高超声速飞行器的控制，具体是探究吸气式高超声速飞行器巡航控制状况与无动力高超声速飞行器返还再入控制状况。文章是针对高超声速飞行器控制展开的具体探究，为相关人员提供参考意见。
【关键词】高超声速 飞行器控制 研究综述
航空技术和航天技术两者之间有密不可分的关联及非常强的互补性质。任何类型的航天器进入到太空中，都务必穿越大气层，这包含在航空技能范围内。航空和航天紧密关联的必然成果是，相关研究人员对一种既可以飞行在大气层内，也能够在大气外层飞行；在最初的空天飞机到现在的可以重复应用运载器，高超声速飞行器进行了数十年的研究探析，并且取得了一定的成就，在2002年，致力研究“空天安全若干重大根本问题”，国家相关单位已经加大了资金投入力度。这说明，我国正在逐渐扩大对高超声速飞行器技术。
1 高超声速飞行器的发展概述
在20世纪50年代末期，美国实施了对X-15声速验证机器的第一次飞行测试。美国空军在20世纪80年代开始研制跨大气层飞行器，致力探究与研发高超声速技术。高超声速技术指的是，在大气层与跨大气层中完成高超声速远程飞行的飞行器新技术。在1996年，美国实行Hyper-X计划，其主要的意义是，扩大未来能够民用与军用的高超声速飞行的技术，最终目标是，研制出无人高超声速验证机。
高超声速飞行器的飞行特征是，飞行包络线规模大，所以若想应用简单的运行环境形容高超声速流场有一定的难度，与此同时，高超声速飞速器的气热特征与气动受到飞行器的规划尺寸、飞行器需要完成的任务，有直接的关系。高超声速技术和马赫数有紧密的联系，相关的气动技能包含：最小气动加热、高升阻比。根据实际案例分析得知，可行的推进方案是，双模超燃冲压发动机与火箭组合样式的循环发动机器。
2 高超声飞行器控制的具体探究
2.1 再入模式
飞行器是通过高超声速进入到地球大气层当中，再入段姿势控制的任务是促使飞行器跟踪在制导回路奉献倾斜角和攻角号令，与此同时，促使侧滑角维持在零值周围。由于再入飞行包络大，动压与马赫数会发生改变，姿态运动的每一个通道之间有非常强的耦合关联，不能准确获得飞行器的气动特征，这些条件导致再入段的态势控制更具繁琐性。线性控制方式不能获取期望的能力，在这种状况下，再入姿态控制器设计已经大范围应用非线性控制规划方式。
反馈线性化大规模应用在再入姿态控制规划，根据时间尺度分离的观念，根据升力式再入飞行器规划反馈线性控制器。飞行器规划在应用反馈线技术时，零动态务必具备稳定性，根据零动态不稳定状况，通常应用和反馈线性化技能。介于再入模式飞行包线非常大，通常应用反作用控制体系，具体包含，纯气动控制方法、反作用控制体系等，在只应用升降舵控制的过程中，要应用输出重定义，其主要的目的是确保零动态更具稳定性。
2.2 锥体加速器构型
高超速飞行器线性控制规划目的是，飞行器稳定和明确高度命令信号和跟踪速度，与此同时，确保攻角偏差小于0.5，促使控制能量成为最小化，攻角的局限能够降低对推动功能的影响力。根据不明确定性模型，规划固定低阶控制器，这样做的目的是，防止高控制器所携带的执行状况。借助仿真，比较截断控制器、固定阶控制器的能力，仿真结果表示，固定低阶控制器件比截断控制器的特征更加明显。
由于高超声速飞行器的控制规划要具备实时性，所以设计的控制器务必简单可行，并且符合工程规划的标准。特征建模是在20世纪80年代提出的符合系统动力学与控制规划要求的一种控制器设计方式。在历经20年的探究之后，这种方式在理论与应用中获取了非常重要大进步，构成了一整套健全的自适应控制方式，其这种方式在载人飞船再入升力控制等问题已经获取了深度探究，尤其是这种理论方式与工程要点，被创造性的应用在飞船返回再入控制当中，其开伞精确度符合世界先进水平。近些年来，相关学者分别对高超声速飞行器的巡航、爬升的全系数控制规划问题，对其已经展开了深入探究。除此之外，探究了富含大规模变化的惯性与气动参数的多变量的高超声速飞行器纵向动力模式，针对在33千米的高度与马赫数15航飞行状况下，跟踪0.6千米的变化与30m/s速度调整的控制目标，规划了在特征模型的外环、内环控制规律。根据仿真结果得出，所规划的控制规律不但能够完成系统跟踪目标，也能确保攻角具备一定的约束，使其符合标准的跟踪控制成效。
3 结语
综上所述，文章针对高超声速飞行器控制研究状况展开了综述，高超声速飞行器的控制问题是目前最应该研究的重点问题，虽然获得一定成就，但是结合整体的发展状况来看，还有诸多理论问题和应用状况需要改善，观察世界范围内的研究状况，得出以下结论，高超声速控制研究的重点是，无动力飞行器再入机动控制状况。由于高超声速飞行器具备时变性、不确定性的特征，要应用自适应控制与特征建模相融合的方式，这样能够提升飞行器控制的能力，并且变成一种有利于工程完成的控制理论和方式。
参考文献
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[2]方洋旺，柴栋，毛东辉，张磊.吸气式高超声速飞行器制导与控制研究现状及发展趋势[J].航空學报，2014（07）.
作者简介
赵婷婷（1986-），女，山西省太原市人。研究生学历。现为太原工业学院讲师。研究方向为声学。
作者单位
太原工业学院 山西省太原市 030008