CN104155983A - 飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，所述方法包括：确定所述飞行器的偏航通道的气流角；根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→γ，评估出所述偏航通道的气流角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；其中，S_β→γ根据如下公式计算得到：其中，为所述飞行器的偏航通道的气流角的滚动力矩系数，为所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。本发明的技术方案中，可以根据量化的偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的交联影响，对飞行器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

Description

飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法。

背景技术

飞行器在飞行过程中，其飞行姿态通常可以划分为滚动、偏航和俯仰三个姿态运动通道的运动。对于轴对称飞行器，其三个通道之间的耦合很弱，因而可以将耦合对于轴对称飞行器的飞行姿态的影响作为随机小扰动，构建轴对称飞行器的小扰动气动力模型。目前，通常根据小扰动气动力模型，在轴对称飞行器内设置三个独立的姿态控制器，分别用于控制该飞行器俯仰通道、偏航通道和滚动通道的角速度。

然而，轴对称飞行器只是面对称飞行器的一个特例。飞行速度较高(例如超过5马赫)的飞行器通常采用面对称的气动布局，即为面对称飞行器，在其飞行过程中，其滚动、偏航和俯仰三个通道之间的耦合较强。通常通道间的耦合特性可以包括惯性耦合、运动耦合和气动耦合；目前，对于面对称飞行器的三个通道之间的气动耦合特性往往只进行定性分析；缺乏对通道间的气动耦合特性的交联影响的较为准确的量化分析。而基于更准确的通道间基于气动耦合特性的交联影响的量化分析，可以有助于根据量化的交联影响对飞行器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

因此，有必要提供一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，以更为准确地获悉通道间基于气动耦合特性的交联影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，以更为准确地获悉通道间基于气动耦合特性的交联影响。

本发明实施例提供了一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，包括：

确定所述飞行器的偏航通道的气流角；

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→γ，评估出所述偏航通道的气流角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→γ根据如下公式3计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$    (公式3)

其中，为所述飞行器的偏航通道的气流角的滚动力矩系数，为所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→ψ，评估出所述偏航通道的气流角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→ψ根据如下公式6计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式6)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的气流角的偏航力矩系数，为所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→φ，评估出所述偏航通道的气流角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→φ根据如下公式9计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式9)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的气流角的俯仰力矩系数，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述偏航通道的舵面偏转角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式11计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式11)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述俯仰通道的舵面偏转角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式13计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式13)

其中，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述滚动通道的舵面偏转角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式15计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式15)

其中，表示所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述俯仰通道的舵面偏转角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式17计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式17)

其中，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述偏航通道的舵面偏转角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式19计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式19)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。

进一步，所述飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，还包括：

确定所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述滚动通道的舵面偏转角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式21计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式21)

其中，表示所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。

本发明的技术方案中，将飞行器的偏航通道的气流角对滚动、俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响，量化为偏航通道的气流角引起的耦合强度系数；可以计算得到各耦合强度系数随时间变化的曲线；从而可以评估出偏航通道的气动角对其它通道的力矩的气动耦合特性的交联影响，更为准确地获悉通道间基于气动耦合特性的交联影响。从而可以有助于根据量化的交联影响对飞行器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的偏航通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的俯仰通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图4为本发明实施例的滚动通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图5为本发明实施例的俯仰通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图6为本发明实施例的偏航通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图；

图7为本发明实施例的滚动通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。

本发明的发明人考虑到，飞行器的气动耦合特性包括飞行器机身的的气动耦合特性，以及滚动、偏航、俯仰三个姿态运动通道的舵面偏转的气动耦合特性。在飞行器机身的气动耦合特性的交联影响中，最主要的是飞行器的偏航通道的气流角对俯仰、滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响；而舵面偏转的气动耦合特性具体为：一个通道的舵面偏转对其它通道的力矩的气动耦合特性的交联影响；因此，对通道间的机身的气动耦合特性、舵面偏转的气动耦合特性的交联影响进行较为准确的量化分析，可以有助于根据量化的基于气动耦合特性的交联影响对飞行器进行补偿控制，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

本发明实施例的飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法包括：飞行器的偏航通道的气流角对滚动通道(x通道)、偏航通道(y通道)、俯仰通道(z通道)的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法。

为了便于后续描述，本文将飞行器的偏航通道的气流角记为β，将滚动、偏航、俯仰三个通道的舵面偏转角分别记为δ_γ、δ_ψ、δ_φ，将滚动、偏航、俯仰三个通道的力矩分别记为C_mx、C_my、C_mz。

本发明实施例中，飞行器的偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图1所示，包括如下步骤：

S101：确定飞行器的偏航通道的气流角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出飞行器的偏航通道的气流角β。

S102：根据步骤S101确定出的气流角，以及耦合强度系数S_β→γ，评估出偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的力矩C_mx；并根据确定出的C_mx、步骤S101确定出的气流角β、以及如下公式1，计算出偏航通道的气流角的滚动力矩系数

$C_{\mathrm{mx}}^{\mathrm{\β}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mx}}}{\∂\mathrm{\β}}$ …………………………(公式1)

公式1中的滚动力矩系数表示，偏航通道的单位气流角引起的滚动通道的力矩的改变量。

技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的舵面偏转角δ_γ；并根据确定出的δ_γ、C_mx、以及如下公式2，计算出滚动通道的舵面偏转角的滚动力矩系数

$C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}=\frac{\∂C_{\mathrm{mx}}}{\∂{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式2)

公式2中的滚动力矩系数表示，滚动通道的单位舵面偏转角引起的滚动通道的力矩的改变量。

之后，技术人员根据计算出的偏航通道的气流角的滚动力矩系数、滚动通道的舵面偏转角的滚动力矩系数，以及如下公式3，计算出耦合强度系数S_β→γ：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式3)

并根据耦合强度系数S_β→γ，评估出偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式3中的S_β→γ的物理意义为，飞行器在飞行中，1°度偏航通道的气流角所引起的滚动通道的力矩的改变量，等效于多少度滚动通道的舵面偏转角所引起的滚动通道的力矩的改变量。S_β→γ的值越大，说明偏航通道的气流角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。从而有助于根据计算出的S_β→γ，对飞行器进行补偿控制，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

事实上，技术人员还可以根据耦合强度系数S_β→ψ，以及步骤S101中确定出的气流角，评估出偏航通道的气流角对偏航通道的距离的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的力矩C_my；并根据确定出的C_my、步骤S101确定出的气流角β、以及如下公式4，计算出偏航通道的气流角的偏航力矩系数

$C_{\mathrm{my}}^{\mathrm{\β}}=\frac{\∂C_{\mathrm{my}}}{\∂\mathrm{\β}}$ …………………………(公式4)

公式4中的偏航力矩系数表示，偏航通道的单位气流角引起的偏航通道的力矩的改变量。

技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的舵面偏转角δ_ψ；并根据确定出的δ_ψ、C_my、以及如下公式5，计算出偏航通道的舵面偏转角的偏航力矩系数

$C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}=\frac{\∂C_{\mathrm{my}}}{\∂{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式5)

公式5中的偏航力矩系数表示，偏航通道的单位舵面偏转角引起的偏航通道的力矩的改变量。

之后，技术人员根据计算出的偏航通道的气流角的偏航力矩系数、偏航通道的舵面偏转角的偏航力矩系数，以及如下公式6，计算出耦合强度系数S_β→ψ：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式6)

并根据耦合强度系数S_β→ψ，评估出偏航通道的气流角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式6中的S_β→ψ的物理意义为，飞行器在飞行中，1°度偏航通道的气流角所引起的偏航通道的力矩的改变量，等效于多少度偏航通道的舵面偏转角所引起的偏航通道的力矩的改变量。S_β→ψ的值越大，说明偏航通道的气流角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

事实上，技术人员还可以根据耦合强度系数S_β→φ，以及步骤S101中确定出的气流角，评估出偏航通道的气流角对俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的力矩C_mz；并根据确定出的C_mz、步骤S101确定出的气流角β、以及如下公式7，计算出偏航通道的气流角的俯仰力矩系数

$C_{\mathrm{mz}}^{\mathrm{\β}}=\frac{\∂C_{\mathrm{mz}}}{\∂\mathrm{\β}}$ …………………………(公式7)

公式7中的俯仰力矩系数表示，偏航通道的单位气流角引起的俯仰通道的力矩的改变量。

技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的舵面偏转角δ_φ；并根据确定出的δ_φ、C_mz、以及如下公式8，计算出俯仰通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数

$C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mz}}}{\∂{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式8)

公式8中俯仰力矩系数表示，俯仰通道的单位舵面偏转角引起的俯仰通道的力矩的改变量。

之后，技术人员根据计算出的偏转通道的气流角的俯仰力矩系数、俯仰通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数，以及如下公式9，计算出耦合强度系数S_β→φ：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式9)

之后，根据耦合强度系数S_β→φ，评估出偏航通道的气流角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式9中的S_β→φ的物理意义为，飞行器在飞行中，1°度偏航通道的气流角所引起的俯仰通道的力矩的改变量，等效于多少度俯仰通道的舵面偏转角所引起的俯仰通道的力矩的改变量。S_β→φ的值越大，说明偏航通道的气流角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明实施例的飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法还包括：舵面偏转角对三个通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法。

其中，偏航通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图2所示，包括如下步骤：

S201：确定飞行器的偏航通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的舵面偏转角δ_ψ。

S202：根据步骤S201确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出偏航通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的力矩C_mx；并根据确定出的C_mx、步骤S201确定出的舵面偏转角δ_ψ、以及如下公式10，计算出偏航通道的舵面偏转角的滚动力矩系数

$C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mx}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式10)

公式10中的滚动力矩系数表示，偏航通道的单位舵面偏转角引起的滚动通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式2确定出的以及如下公式11，计算出耦合强度系数 $S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式11)

之后，根据耦合强度系数评估出偏航通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式11中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°度偏航通道的舵面偏转角所引起的滚动通道的力矩的改变量，等效于多少度滚动通道的舵面偏转角所引起的滚动通道的力矩的改变量。的值越大，说明偏航通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。从而有助于根据计算出的对飞行器进行补偿控制，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

本发明实施例中，俯仰通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图3所示，包括如下步骤：

S301：确定飞行器的俯仰通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的舵面偏转角δ_φ。

S302：根据步骤S301确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出俯仰通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的力矩C_mx；并根据确定出的C_mx、步骤S301确定出的舵面偏转角δ_φ、以及如下公式12，计算出俯仰通道的舵面偏转角的滚动力矩系数

$C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mx}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式12)

公式12中的滚动力矩系数表示，俯仰通道的单位舵面偏转角引起的滚动通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式2确定出的以及如下公式13，计算出耦合强度系数 $S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式13)

并根据耦合强度系数评估出俯仰通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式13中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°度俯仰通道的舵面偏转角所引起的滚动通道的力矩的改变量，等效于多少度滚动通道的舵面偏转角所引起的滚动通道的力矩的改变量。的值越大，说明俯仰通道的舵面偏转角对滚动通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明实施例中，滚动通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图4所示，包括如下步骤：

S401：确定飞行器的滚动通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的舵面偏转角δ_γ。

S402：根据步骤S401确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出滚动通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的力矩C_my；并根据确定出的C_my、步骤S401确定出的舵面偏转角δ_γ、以及如下公式14，计算出滚动通道的舵面偏转角的偏航力矩系数

$C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{my}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式14)

公式14中的滚动力矩系数表示，滚动通道的单位舵面偏转角引起的偏航通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式5确定出的以及如下公式15，计算出耦合强度系数

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式15)

之后，根据耦合强度系数评估出滚动通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式15中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°滚动通道的舵面偏转角所引起的偏航通道的力矩的改变量，等效于多少度偏航通道的舵面偏转角所引起的偏航通道的力矩的改变量。的值越大，说明滚动通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明实施例中，俯仰通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图5所示，包括如下步骤：

S501：确定飞行器的俯仰通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的舵面偏转角δ_φ。

S502：根据步骤S501确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出俯仰通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的力矩C_my；并根据确定出的C_my、步骤S501确定出的舵面偏转角δ_φ、以及如下公式16，计算出俯仰通道的舵面偏转角的偏航力矩系数

$C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{my}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式16)

公式16中的滚动力矩系数表示，俯仰通道的单位舵面偏转角引起的偏航通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式5确定出的以及如下公式17，计算出耦合强度系数 $S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式17)

之后，根据耦合强度系数评估出俯仰通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式17中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°俯仰通道的舵面偏转角所引起的偏航通道的力矩的改变量，等效于多少度偏航通道的舵面偏转角所引起的偏航通道的力矩的改变量。的值越大，说明俯仰通道的舵面偏转角对偏航通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明实施例中，偏航通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图6所示，包括如下步骤：

S601：确定飞行器的偏航通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出偏航通道的舵面偏转角δ_ψ。

S602：根据步骤S601确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出偏航通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的力矩C_mz；并根据确定出的C_mz、步骤S601确定出的舵面偏转角δ_ψ、以及如下公式18，计算出偏航通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数

$C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mz}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式18)

公式18中的俯仰力矩系数表示，偏航通道的单位舵面偏转角引起的俯仰通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式8确定出的以及如下公式19，计算出耦合强度系数 $S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式19)

之后，根据耦合强度系数评估出偏航通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式19中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°偏航通道的舵面偏转角所引起的俯仰通道的力矩的改变量，等效于多少度俯仰通道的舵面偏转角所引起的俯仰通道的力矩的改变量。的值越大，说明偏航通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明实施例中，滚动通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响评估方法，其流程示意图如图7所示，包括如下步骤：

S701：确定飞行器的滚动通道的舵面偏转角。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出滚动通道的舵面偏转角δ_γ。

S702：根据步骤S701确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出滚动通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响。

具体地，技术人员根据飞行器的惯性平台的测量数据，确定出俯仰通道的力矩C_mz；并根据确定出的C_mz、步骤S701确定出的舵面偏转角δ_γ、以及如下公式20，计算出滚动通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数

$C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}=\frac{{\∂C}_{\mathrm{mz}}}{{\∂\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式20)

公式20中的俯仰力矩系数表示，滚动通道的单位舵面偏转角引起的俯仰通道的力矩的改变量。

技术人员根据确定出的上述公式8确定出的以及如下公式21，计算出耦合强度系数 $S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式21)

之后，根据耦合强度系数评估出滚动通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。具体地，公式21中的物理意义为，飞行器在飞行中，1°滚动通道的舵面偏转角所引起的俯仰通道的力矩的改变量，等效于多少度俯仰通道的舵面偏转角所引起的俯仰通道的力矩的改变量。的值越大，说明滚动通道的舵面偏转角对俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响越大。

本发明的技术方案中，将飞行器的偏航通道的气流角对滚动、俯仰通道的力矩的气动耦合特性的交联影响，量化为偏航通道的气流角引起的耦合强度系数；可以计算得到各耦合强度系数随时间变化的曲线；从而可以评估出偏航通道的气动角对其它通道的力矩的气动耦合特性的交联影响，更为准确地获悉通道间基于气动耦合特性的交联影响。从而可以有助于根据量化的交联影响对飞行器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

而且，还将一个通道的舵面偏转角对其它通道的力矩的气动耦合特性的交联影响，量化为该通道的舵面偏转角引起的耦合强度系数；可以进一步评估出一个通道的舵面偏转角对其它通道的力矩的气动耦合特性的交联影响。从而可以有助于根据量化的交联影响对飞行器进行补偿控制后，使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

例如，对某一飞行器，评估出该飞行器的滚动、俯仰通道的力矩受到其它通道的舵面偏转角的交联影响较小；而偏航通道的力矩受到滚动通道的舵面偏转角较为显著的交联影响；则该飞行器的姿态控制器根据这些显著的交联影响，对飞行器进行补偿控制，可以使得对飞行器的控制更为准确、可靠。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种飞行器姿态运动通道间气动耦合特性的交联影响评估方法，其特征在于，包括：

确定所述飞行器的偏航通道的气流角；

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→γ，评估出所述偏航通道的气流角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→γ根据如下公式3计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$    (公式3)

其中，为所述飞行器的偏航通道的气流角的滚动力矩系数，为所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→ψ，评估出所述偏航通道的气流角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→ψ根据如下公式6计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式6)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的气流角的偏航力矩系数，为所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

根据确定出的气流角以及耦合强度系数S_β→φ，评估出所述偏航通道的气流角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，S_β→φ根据如下公式9计算得到：

$S_{\mathrm{\β}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{\mathrm{\β}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式9)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的气流角的俯仰力矩系数，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述偏航通道的舵面偏转角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式11计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式11)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

5.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述俯仰通道的舵面偏转角对所述滚动通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式13计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\γ}}=C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{mx}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}$ …………………………(公式13)

其中，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的滚动力矩系数。

6.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述滚动通道的舵面偏转角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式15计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式15)

其中，表示所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

7.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述俯仰通道的舵面偏转角对所述偏航通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式17计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}\→\mathrm{\ψ}}=C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}/C_{\mathrm{my}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}$ …………………………(公式17)

其中，表示所述飞行器的俯仰通道的舵面偏转角的偏航力矩系数。

8.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述偏航通道的舵面偏转角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式19计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ψ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式19)

其中，表示所述飞行器的偏航通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。

9.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角；

根据确定的舵面偏转角，以及耦合强度系数评估出所述滚动通道的舵面偏转角对所述俯仰通道的力矩的耦合特性的交联影响；

其中，根据如下公式21计算得到：

$S_{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}\→\mathrm{\φ}}=C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\γ}}}/C_{\mathrm{mz}}^{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\φ}}}$ …………………………(公式21)

其中，表示所述飞行器的滚动通道的舵面偏转角的俯仰力矩系数。