题目：高超声速飞行器飞行动力学建模与仿真

高超声速技术是当前研究的热点，随着科学技术的不断革新和发展，高超声速技术在近几年也突破了很多关键技术，其发展正在逐步走向成熟。高超声速飞行器一般采用机身/发动机一体化设计的细长乘波体结构，其动力学特性非常复杂，具有很强的气动/推进/弹性耦合特性，而飞行器总体设计和控制系统设计都必须考虑这些新动力学特性的影响，因此，为高超声速飞行器建立能够包含这些新特性的飞行动力学模型非常重要。本文首先针对乘波体结构的高超声速飞行器，通过高超声速无粘流理论计算无粘气动力，并利用经验公式得到粘性阻力。利用一维流场模拟超燃冲压发动机内部流场，简化超燃冲压发动机模型，计算推力和附加气动力，得到了一个完整的气动特性模型和推力模型。然后，建立了一个刚性六自由度飞行器动力学模型，基于小扰动理论，将非线性运动方程线性化，计算分析了高超声速飞行器平衡飞行状态下的纵向和横向模态。最后，考虑机身弹性结构振动的影响，将高超声速飞行器简化为固定在质点的两段悬臂梁，采用假设模态法得到了其结构振动响应。基于拉格朗日方程推导了弹性高超声速动力学方程，将弹性模型模态与刚性模型模态进行了对比分析，为进一步了解高超声速飞行器的动力学特性和控制系统设计奠定了基础。