激光推进飞行器吸气式发动机特性与上升段动力学分析

激光推进飞行器吸气式发动机特性与上升段动力学分析
作者 : 杨昊
学位授予单位 : 国防科学技术大学
学位名称 : 硕士
外文题名 : Study on Air-breathing Engine Performance and Boost Trajectory of Laser Propulsion Vehicle
导师姓名 : 程谋森
学位年度 : 2006
关键词 : 激光推进；Myrabo激光推进飞行器；吸气模式；爆轰波；冲量耦合系数；稳定性
摘要 : 本文针对美国学者Myrabo提出的塞型尾部环聚焦构型激光推进飞行器,采用理论建模与数值仿真的方法,研究激光推进飞行器大气吸气模式发动机特性、大气飞行稳定性与上升段弹道特性。首先,采用基本气体动力学理论建立了Myrabo构型激光推进飞行器在吸气模式下的进气道特性模型。设定亚音速飞行状态下来流与进气道出流的流速之比为3/5;超声速飞行状态下进气道出流与来流参数的关系由飞行器前机体构型决定,组合理想气体的正激波模型和轴对称圆锥绕流激波模型得到。采用CJ爆轰波和自模运动理论建立了冲量发生与传递模型,分析了激光脉冲爆轰发动机的冲量耦合系数的高度和速度特性。结果表明,在飞行高度一定的情况下,随着飞行马赫数的增加冲量耦合系数整体上呈减小的趋势。其次,针对环聚焦的Myrabo构型飞行器在大气吸气脉冲爆轰发动机推动下的飞行稳定性问题,建立了激光推力器的推力矢量模型和飞行器三自由度飞行动力学模型。设计算法解决了脉冲推力作用下,飞行器动力学方程解算精度与效率折中问题,仿真分析了激光脉冲频率、脉冲能量和升力线斜率大小对飞行器乘光运动稳定性的影响。结果表明:在垂直方向,飞行器上升速度呈锯齿状,且存在脉冲频率下限;在…