動的分析を伴う分析的エアロ推進・エアロ弾性ハイパーソニックビークルモデル

ハイパーソニックビークルの動的特性を決定するには、推進システムと機体が非常に強く結合されているため、統合的アプローチが必要です。力とモーメントは、これらの構成において分離が難しい空力的および推進的な源から生じます。本稿では、意図的に一般的かつ基本的なアプローチの開発に向けた第一歩を提供します。さらに、設計サイクルの初期にビークルの動的特性を特徴づけるための分析的表現が開発され、姿勢ダイナミクスに関するある程度の認識で構成のトレードオフが実施できるようになります。アプローチ方法は、ニュートン理論を用いた二次元ハイパーソニック空力解析と、SCRAMjet型推進システムにおける流れの一次元空気/熱解析を組み合わせています。さらに、機体は弾性と見なされ、構造動力学は真空中の振動モードの単純な集中質量モデルによって特徴づけられます。振動モードは、構造に作用する空力/推進力を介して剛体モードと結合しています。一般的な研究配置で考慮される制御効果装置には、空力的なピッチ制御面やエンジン燃料流量および拡散器面積比が含まれます。ビークルの空力と推進力が、ビークルの動的特性を決定する重要な安定性導関数の評価において非常に重要であることが示されています。また、選択されたビークルモデルはピッチにおいて非常に不安定であり、空力弾性および姿勢ダイナミクスにおいて強い機体/エンジン/弾性結合を示しています。システムの極と零点、ならびに安定性導関数のリテラル表現を用いて、主要なビークル動的特性が調査されます。空力または推進力のいずれかに小さな誤差や不確実性があれば、支配的なモードの周波数と減衰、および零の位置に重要な誤差が生じます。AD AN b Cp g h /i h L L i