综合评估与假设检验相结合的飞行器性能评定方法

李航　邵澳澳

摘要：飞行器研制和定型过程中，需要对其性能进行全面考核，主要方法是通过试验、评估等手段对飞行器各系统性能进行检验。综合评估方法可以从海量数据中挖掘出反映系统性能的有效信息，在飞行器性能评估方面得到了广泛应用，但是其局限性在于不能对系统性能给出明确结论，无法用于系统性能评定。针对该问题，本文提出了一种综合评估与假设检验相结合的性能评定方法，利用综合评估方法从大量试验数据中挖掘有用信息，结合假设检验方法分析其内在的统计规律特性，达到性能评定的目的。具体步骤如下：1）利用假设检验方法确定飞行器性能评定所需的样本数;2）利用综合评估方法对给定样本数的飞行器性能进行评估计算，得出性能评估分值;3）对性能评估结果进行统计分析，根据计算结果满足假设与否，给出飞行器性能评定结论。下面对本文提出的方法进行详细介绍。

关键词：综合评估;假设检验;相结合;飞行器;性能评定方法

引言

目前，关于空射弹道导弹或飞行器的技术研究主要集中在空中发射关键技术及弹道优化方面。辛朝军等对空中发射现状、趋势及关键技术进行了全面分析及总结。针对空射弹道导弹水平发射特点提出了助推段弹道设计及优化方法。提出了一种水平发射有翼固体运载火箭的飞行程序角工程设计方法。提出基于改进粒子群算法的空射飞行器的助推段弹道规划方法。在能量一定的前提下，发动机的推力形式、工作时间对飞行器的射程能力、载荷及防热设计具有较大影响，在飞行器论证初期，有必要结合总体需求、弹道特点对发动机推力特性进行优化调整，目前该类研究文献较少，需要开展相关研究。

1、固体火箭发动机特性的影响

1）针对单推力发动机方案，当工作时间增加60%，飞行器关机点高度增加20.9%，弹道最高点能量增加2.4%，有利于提高飞行器射程;对应弹道最大飞行动压减小37.9%、动压攻角积减小16.1%。主动段法向过载减小29.0%。2）相较于单推力发动机方案，双脉冲发动机引入了能量管控措施，当脉冲间隔时间小于10s时，弹道最高点能量基本相当，最大动压能够降低21.7%;当脉冲间隔时间大于10s，弹道最高点能量下降3.0%，最大飞行动压基本不变。3）相较于单推力发动机方案，单室-双推力发动机采用大推力拉起、小推力续航的方案，飞行器关机点速度降低2.1%～4.6%，关机点高度增加19.7%～54.3%，最大动压降低20.7%，法向过载积分增加3.8%～13.4%，最高点能量基本维持不变。表明单室双推力方案虽然增加了续航段工作时间，但续航段比冲同步下降，在综合作用并未体现出明显的能量优化特性。4）现在尚未考虑推进剂燃速对长时间、小推力的限制、多脉冲方案带来的点火结构复杂化、单室双推力方案带来的装填比下降等问题，在实际发动机参数论证过程中需要综合考虑上述因素影响。

2、升阻特性研究

研究表明，远前方来流在机头位置产生上下两道弓形压缩波使气流减速增压，气流经机身下表面斜激波不断增压，机身上表面气流经弓形压缩波短暂增压后在机身上表面后段膨胀加速。随着攻角的增加，飞行器下表面激波强度增强，上表面压缩激波强度减小，上下表面静压差增大，导致飞行器阻力系数、升力系数和升阻比均随攻角的增大而增大。升力系数与攻角基本成线性关系，阻力系数与攻角大致成二次曲线关系，反映到升阻比上可看到变化趋势先升后降，涡轮模态在4°攻角时升阻比最大，其余两个模态在6°攻角时升阻比最大。同时由于Ma=1.2模态下机头产生了脱体激波，气流经脱体激波后迅速增压减速，飞行器上下表面静压差进一步增大，导致涡轮模态升力系数和阻力系数增大。

3、飞推一体化飞行器多模态计力体系研究

1）由于数值仿真软件在机身坐标系下统计各项力，故可從机身坐标系下对飞行器进行受力分析及气动/推进力公式推导，通过坐标转换得到气流坐标系下飞机升阻力。2）升力计算通过全机所有面法向力向气流坐标系分解得到。3）跨声速飞行时（Ma=1.2），前体部件对全机升力影响最大，前体压缩产生了一个很大的抬头俯仰力矩，使得飞行器纵向静不稳定;过渡模态和冲压模态下，随着飞行马赫数的逐渐增大，推进系统升力和机身升力贡献逐渐增大，逐渐成为影响飞行器升力性能的关键部件。4）高超声速飞行器机身阻力大小决定着整个飞行器的阻力表现，如何优化机身面，减小高马赫数飞行时带来的阻力影响将持续成为高超声速的一个重要研究方向。

4、基于5G网络飞行器控制系统

从硬件与软件两个方面，对无人驾驶飞行器控制系统展开了设计，并在完成研究后，通过实例应用的方式，证明了设计的控制系统，可在5G网络环境下，实现对无人驾驶飞行器飞行线路的有效控制。但此次实验在执行时，飞行器的线路转换过程存在轻微的机身震动，尽管并未干扰到最终飞行效果，但仍需要将此方面作为后续工作的研究重点。综合上述分析，可在本文现有研究成果的基础上，将控制飞行器机身抖动作为后续系统功能完善的研究重点，并希望通过此次的研究，为现代化科学制造研究领域提供无人机制造方面的技术参考。

结束语

本文利用综合评估与假设检验相结合的方法，充分发挥了两个方法的优点，和以往评估方法相比，在结论的可信度和可靠性方面有显著提升。对某型飞行器制导系统的评定结果较好地反映了制导系统工作性能，方法的有效性和适用性得到了验证。本文提出的方法能够对飞行器性能给出定性与定量相结合的评定结论，提出了飞行器性能考核的一种新的方法理论，能够为飞行器设计、试验鉴定等领域提供有益的参考。

参考文献：

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