超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法

摘要

一种超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法，其包括步骤1：建立超空泡航行体动力学模型；步骤2：对超空泡航行体动力学模型中非线性滑行力函数进行分段线性拟合，获得线性滑行力函数；步骤3：设定超空泡动力学模型参数；步骤4：采用分段线性滑行力F_p函数的超空泡动力学模型获得超空泡航行体的唯一平衡点，并在平衡点处将系统线性化处理，得到系统的雅可比矩阵，以及平衡点处特征方程，获得系统的特征值，判定系统的平衡点为不稳定鞍焦。本发明的方法采用滑行力函数的分段线性化简化了超空泡航行体的动力学模型，使得模型的平衡点位置和稳定性条件具有简洁的解析表达式，更加方便的分析超空泡航行体的动力学特性。

主权项

一种超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法，其包括以下步骤：步骤1：建立超空泡航行体动力学模型；超空泡航行体的动力学模型如下：式(1)式(2)其中，式(1)中，所述w为横向速度、所述θ为俯仰角、所述q为俯仰角速度、所述L为航行体长度、所述m为密度比(ρ_m/ρ)、所述F_planing为滑行力、所述F_gravity为航行体质心位置的重力、所述z为垂直位置、所述δ_e和所述δ_c分别为控制输入；式(2)中，所述V为航行体总速度、所述h′为超空泡航行体尾端浸没深度、所述R′为空泡半径R_C与航行体半径R之差的归一化值、所述α为超空泡航行体浸没角；步骤2：对超空泡航行体动力学模型中非线性滑行力函数进行分段线性拟合，获得线性滑行力函数；所述w_t0为位于过渡点的正w值；步骤3：设定超空泡动力学模型参数；步骤4：采用分段线性滑行力F_p函数的超空泡动力学模型获得超空泡航行体的唯一平衡点，并在在平衡点处将超空泡航行体系统线性化处理，得到所述超空泡航行体系统的雅可比矩阵，以及平衡点处特征方程，获得所述超空泡航行体系统的特征值，判定所述超空泡航行体系统的平衡点为不稳定鞍焦，即指数2平衡点。