1.一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,包括监测模块,获取模块,优化模块,评估模块,模块之间存在连接:监测模块,用于实时监测处于载机尾流上洗区的无人机周围的空气流动状态,根据空气流动状态基于H-B 尾涡诱导速度模型获取尾涡诱导速度;获取模块,用于获取处于载机尾流上洗区的无人机定直平飞的推力,结合无人机单机巡航飞行状态的推力,计算处于载机上洗尾流无人机定直平飞的推力改变量;优化模块,用于根据尾涡诱导速度和推力改变量基于机器学习算法生成载机尾流调整系数,根据载机尾流调整系数基于粒子群优化算法对无人机集群进行优化,并计算优化后尾涡诱导速度变化量和滚转力矩系数控制比;评估模块,用于根据滚转力矩系数控制比和尾涡速度变化量基于模糊推理评估尾流优化效果,并根据评估结果对粒子群优化算法进行改进;所述载机尾流调整系数的具体计算公式如下: ;式中,Z是载机尾流调整系数, 是处于载机上洗尾流无人机定直平飞的推力改变量, 是推力改变量权重因子,v是尾涡诱导速度, 是尾涡诱导速度权重因子, 和 都大于0;所述粒子群优化算法步骤如下:随机生成一组粒子的位置和初始速度,并计算初始适应度值,所述适应度值即载机尾流调整系数,设置粒子的初始位置为每个粒子的个体极值位置;遍历所有粒子的个体极值适应度值,找到最大的适应度值,将对应粒子的个体极值位置设置为全局极值位置;对每个粒子,根据其当前速度和位置更新自己的位置,计算新位置的适应度值,基于适应度值更新粒子的个体最佳位置和全局最佳位置;当达到最大迭代次数时,停止迭代,所述粒子更新位置即为无人机部署位置。
2.根据权利要求1所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述尾涡诱导速度的获取方法如下:监测空气流动状态,根据空气流动状态获取机翼的升力分布,确定尾涡的涡源位置和涡量分布;基于H-B 尾涡诱导速度模型对涡源产生的速度场进行积分计算,将涡量分布代入积分计算公式,根据机翼的几何形状和涡量分布进行积分,得到尾涡诱导速度;所述尾涡诱导速度的具体计算公式如下: ;式中,v是尾涡诱导速度, 是涡量,r是无人机位置,g是涡源位置,I是涡源元件的微分长度。
3.根据权利要求2所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述处于载机上洗尾流无人机定直平飞的推力改变量的计算过程如下:无人机处于载机尾流的上洗区,以速度 向前飞行,受到上洗速度 ,根据上洗速度获取迎角改变量,结合已知的无人机重量和无人机阻力计算得到无人机在飞行方向上定直平飞的推力;获取处于载机尾流上洗区的无人机定直平飞的推力计算公式如下: ;式中,T是无人机定直平飞的推力,D是无人机阻力,G是无人机重量, 是上洗速度, 是无人机速度, 是迎角改变量;无人机单机巡航飞行状态的推力即为无人机飞行过程中受到的阻力;将处于载机尾流上洗区的无人机定直平飞的推力与无人机单机巡航飞行状态的推力相减得到处于载机上洗尾流无人机定直平飞的推力改变量,具体计算公式如下: ;式中, 是处于载机上洗尾流无人机定直平飞的推力改变量,T是无人机定直平飞的推力,D是无人机阻力,G是无人机重量, 是上洗速度, 是无人机速度。
4.根据权利要求1所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述滚转力矩系数控制比的获取步骤如下:分别获取无人机的左翼和右翼在尾流扰动下的升力变化量,将升力变化量相减得到左右翼升力差;将左右翼升力差与平均翼展半径相乘得到无人机受载机尾流影响产生的滚转力矩;将滚转力矩与副翼最大偏转角度的比值作为无人机副翼偏转最大角度时所产生的滚转恢复力矩系数;结合无穷远处空气密度和来流速度,无人机机翼面积和展长,计算得到滚转力矩系数控制比。
5.根据权利要求4所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述根据滚转力矩系数控制比和尾涡速度变化量基于模糊推理评估尾流优化效果的具体过程如下:将滚转力矩系数控制比和尾涡速度变化量定义为输入变量,将其分别划分为不同的模糊集合;将尾流优化系数定义为输出变量,将其划分为模糊集合;制定模糊规则,描述滚转力矩系数控制比和尾涡速度变化量对尾流优化系数的影响;根据模糊规则进行模糊推理,评估尾流优化效果。
6.根据权利要求5所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述根据评估结果对粒子群优化算法进行改进的过程如下:将尾流优化系数与预设的阈值进行对比分析;当尾流优化系数小于预设的阈值时,尾流优化效果不佳,需要通过增加最大迭代次数对粒子群优化算法进行改进;当尾流优化系数大于预设的阈值时,尾流优化效果良好,不需要对粒子群优化算法进行改进。
7.根据权利要求6所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述粒子更新速度和位置的具体公式如下: ; ;式中, 和 分别表示粒子 在 维上在第 次迭代时的速度和位置, 是惯性权重, 和 是学习因子, 和 是介于0和1之间的随机数, 表示粒子 在第 次迭代时的个体极值位置, 表示整个粒子群在第 次迭代时的全局极值位置。
8.根据权利要求7所述的一种航空器尾流优化的主动流动控制系统,其特征在于,所述滚转力矩系数控制比的具体计算公式如下: ;式中,R是滚转力矩系数控制比, 是左翼升力变化量, 是右翼升力变化量,e是平均翼展半径,B是无人机展长,S是无人机机翼面积, 是无穷远处空气密度, 是来流速度,C是无人机副翼偏转最大角度时所产生的滚转恢复力矩系数。