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亚音速飞行器往复式滑翔增程弹道设计

弹道学报 2022年第3期34卷 1-10页

作者：王璟慧姜毅杨昌志北京理工大学宇航学院北京100081 中国运载火箭技术研究院战术武器总体技术部北京100076

为增加亚音速巡航导弹的有效航程,提出一种往复式滑翔增程弹道方案。基于已有的气动参数建立水平直飞巡航弹道与往复式滑翔巡航弹道模型,对比分析2种弹道方案的有效航程及其特性,从能量守恒角度出发研究往复式滑翔的增程原理。进一步研... 详细信息

为增加亚音速巡航导弹的有效航程,提出一种往复式滑翔增程弹道方案。基于已有的气动参数建立水平直飞巡航弹道与往复式滑翔巡航弹道模型,对比分析2种弹道方案的有效航程及其特性,从能量守恒角度出发研究往复式滑翔的增程原理。进一步研究初始飞行马赫数、初始弹道倾角以及初始飞行高度对往复式滑翔弹道增程特性的影响。研究结果表明:往复式滑翔弹道能够有效增加导弹航程,相比于常规水平直飞弹道的最大飞行距离,往复式滑翔弹道的增程效率达到100.42%;在往复式滑翔弹道能够成功的前提下,初始飞行马赫数越大,初始弹道倾角越小,初始飞行高度越低,往复式滑翔弹道的增程效率越明显。

关键词：亚音速飞行器巡航导弹弹道设计往复式滑翔增程弹道

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基于线性引力场的运载火箭弹道设计研究

弹道学报 2022年第1期34卷 9-16页

作者：胡冬生童科伟张烽刘丙利李烁中国运载火箭技术研究院研究发展部北京100076

为了解决运载火箭末级小推重比情况下最优弹道设计的问题,达到火箭入轨速度损失更小、消耗推进剂更少的目的,采用更加准确的线性引力场模型,通过简化偏航程序角和协态变量,将真空飞行段最优推力方向转换为含有5个约束条件的两点边值问... 详细信息

为了解决运载火箭末级小推重比情况下最优弹道设计的问题,达到火箭入轨速度损失更小、消耗推进剂更少的目的,采用更加准确的线性引力场模型,通过简化偏航程序角和协态变量,将真空飞行段最优推力方向转换为含有5个约束条件的两点边值问题进行求解,进而通过积分运动方程得出最优弹道。此外,结合运载火箭飞行的特点对迭代初值进行了研究,提出了协态变量和火箭飞行时间初值的设置方法,并归纳出基于线性引力场的运载火箭全程飞行弹道设计思路和设计流程。仿真结果表明:在正常推重比情况下该方法与传统方法的设计结果吻合,俯仰程序角基本呈线性变化;在给定的小推重比情况下,该方法速度损失更小,相比传统设计方法和迭代制导仿真可分别节省推进剂2.9%和2.1%,同时俯仰程序角已不能按线性化规律来设计。该设计方法具有较好的收敛性能和优化效果,对小推重比情况下的弹道设计具有良好的适应能力,可应用于运载火箭上升段全程弹道设计,也可为运载器在线轨迹规划等提供新思路。

关键词：弹道设计线性引力场极小值原理小推重比

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SAR成像导引头的弹道设计与优化

系统工程与电子技术 2010年第2期32卷 332-337页

作者：谢华英范红旗赵宏钟付强国防科学技术大学ATR实验室湖南长沙410073

弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的方位成像能力受飞行弹道和观测视角的影响。为满足SAR成像导引头在限定时间内获得最佳方位分辨率,提出了一种基于遗传算法的弹道优化设计方法。首先建立了弹载SAR条件下导弹飞行的约束... 详细信息

弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的方位成像能力受飞行弹道和观测视角的影响。为满足SAR成像导引头在限定时间内获得最佳方位分辨率,提出了一种基于遗传算法的弹道优化设计方法。首先建立了弹载SAR条件下导弹飞行的约束,然后以导弹指令加速度为优化变量,构造了与方位分辨率和波束驻留时间相关的目标函数,采用遗传算法进行寻优,设计得到了弹载SAR平台的优化弹道。仿真实验证明了该方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达导引头弹道设计优化遗传算法

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基于二次点火的飞行器横向转移入轨弹道设计

航空动力学报 2018年第2期33卷 320-326页

作者：鲜勇刘凯凌王辉张大巧火箭军工程大学空间工程系西安710025

为了解决航天器发射过程因发射场地的地理位置约束造成的入轨夹角问题,基于火箭上面级二次点火,对航天器横向转移零速度偏差入轨弹道进行了设计。对二次点火和变射面横向转移弹道进行了研究,根据横向转移弹道特点,为简化控制程序,分时... 详细信息

为了解决航天器发射过程因发射场地的地理位置约束造成的入轨夹角问题,基于火箭上面级二次点火,对航天器横向转移零速度偏差入轨弹道进行了设计。对二次点火和变射面横向转移弹道进行了研究,根据横向转移弹道特点,为简化控制程序,分时序对火箭二级非连续点火纵横向飞行程序进行了设计;并分析横向转移入轨弹道各项约束条件,建立弹道优化模型。根据弹道设计模型,以某两级液体燃料运载火箭为研究对象,对二次点火横向转移入轨弹道进行优化仿真。结果表明:入轨时刻航天器位置偏差为0.391m,速度偏差为1.277m/s,速度偏差比二次点火固定射面入轨弹道减少了737.844m/s,满足零速度偏差入轨精度要求。

关键词：飞行器入轨运载火箭横向转移二次点火弹道设计

基于非连续点火的变射面空间“M”形弹道设计及优化

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固体火箭技术 2015年第5期38卷 608-613页

作者：刘炳琪鲜勇李振华王继平苏国华第二炮兵工程大学西安710025 二炮装备研究院北京100096

为有效提高导弹的突防能力和禁避飞区规避能力,提出在一级段偏离传统射面,后面级再修正射面以命中目标的变射面空间"M"形弹道。设计了基于级间非连续点火的导弹纵横向适应性飞行程序模型,并采用免疫粒子群与内点牛顿相结合的串联混合优... 详细信息

为有效提高导弹的突防能力和禁避飞区规避能力,提出在一级段偏离传统射面,后面级再修正射面以命中目标的变射面空间"M"形弹道。设计了基于级间非连续点火的导弹纵横向适应性飞行程序模型,并采用免疫粒子群与内点牛顿相结合的串联混合优化算法对弹道进行了优化。仿真结果表明,提出的变射面弹道能有效增大主动段飞行时间,压缩被动段射程,提高导弹的中段机动能力。优化算法收敛速度快,精度高。

关键词：变射面弹道设计免疫粒子群算法内点牛顿法

高超声速临近空间飞行器铰链力矩最小俯冲弹道设计

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弹道学报 2011年第3期23卷 1-6页

作者：徐明亮刘鲁华汤国建陈克俊国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

为解决高超声速临近空间飞行器俯冲段铰链力矩过大问题,给出了一种降低铰链力矩的俯冲弹道设计方法.在建立俯冲弹道优化模型的基础上,利用Gauss伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,进而将其作为极大极小优化问题采用序列二次规... 详细信息

为解决高超声速临近空间飞行器俯冲段铰链力矩过大问题,给出了一种降低铰链力矩的俯冲弹道设计方法.在建立俯冲弹道优化模型的基础上,利用Gauss伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,进而将其作为极大极小优化问题采用序列二次规划方法进行求解,其中优化的初值由按照最优导引方式生成的初始弹道获得.在普通台式机上耗时约2min,获得的优化弹道铰链力矩峰值下降达67%,并且各种约束条件均可满足,采用美国GAV-H飞行器总体和气动参数进行了铰链力矩最小俯冲弹道仿真,分析了最优俯冲起点的选取策略,结果表明,该铰链力矩最小俯冲弹道设计方法具有可行性.

关键词：高超声速临近空间飞行器俯冲飞行段弹道设计铰链力矩极大极小优化

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弹载双基前视SAR俯冲段弹道设计方法

系统工程与电子技术 2015年第4期37卷 768-774页

作者：孟自强李亚超汪宗福武春风邢孟道保铮西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071 中国三江航天集团湖北武汉430040

导弹在打击复杂背景目标时,现有单基平台末制导手段难以实现对目标的有效分离。作为一种解决方案,将双基前视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)应用于俯冲攻击段,即弹载双基前视SAR(missile-borne bistatic forward-looking S... 详细信息

导弹在打击复杂背景目标时,现有单基平台末制导手段难以实现对目标的有效分离。作为一种解决方案,将双基前视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)应用于俯冲攻击段,即弹载双基前视SAR(missile-borne bistatic forward-looking SAR,MBFL-SAR),可实现弹载雷达末端俯冲段全程二维高分辨成像、自主寻的精确制导。而在该构型下作为发射机的照射弹轨迹直接制约双基成像分辨率以及制导精度。首先分析了MBFL-SAR俯冲攻击段的分辨率特性,然后提出了基于线性衰减轨迹模型的弹道设计方法,该模型可有效满足成像分辨率要求,且利于双基构型下制导控制。最后,通过仿真结果验证了设计方案的合理性。

关键词：弹载双基前视合成孔径雷达俯冲攻击段精确制导分辨率特性弹道设计

中程弹道导弹动力学分析与时间约束末制导律设计

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中程弹道导弹动力学分析与时间约束末制导律设计

作者：张璐哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

当今世界仍然存在众多不和平、不稳定因素,随着世界局势的复杂多变,军事力量的发展逐渐成为各国建设的重点。弹道导弹作为主战武器,因其具备的极大杀伤力和威慑力成为了各国军事研究的核心,而弹道设计与制导技术是导弹总体设计的重点内... 详细信息

当今世界仍然存在众多不和平、不稳定因素,随着世界局势的复杂多变,军事力量的发展逐渐成为各国建设的重点。弹道导弹作为主战武器,因其具备的极大杀伤力和威慑力成为了各国军事研究的核心,而弹道设计与制导技术是导弹总体设计的重点内容,因此本文以中程弹道导弹为研究对象,对其弹道优化与时间约束末制导律设计展开了研究讨论,主要研究内容如下:首先,在一定的假设条件和作战场景下,建立了弹道导弹的动力学模型和二维、三维制导模型,同时简要介绍了相关技术所涉及的一些基本理论。其次,介绍了弹道导弹的各阶段飞行程序,并通过弹道仿真分析了发射方位角、最大负攻角对弹道特性的影响。为了提高对目标的命中精度,又基于牛顿迭代法对发射方位角、最大负攻角进行了优化设计,使得弹道导弹的落点误差小于精度要求,进而保证末制导阶段具有充分可用的过载和较小的能量消耗。然后,为了实现对目标的饱和攻击,在二维、三维制导模型框架下,基于独立导引法设计了两种时间约束末制导律。(a)基于二维制导模型,在小角度假设下推导了剩余飞行时间的估算模型,然后利用该估算模型构造时间误差和滑模面,设计了一种无奇异点的时间约束末制导律。该制导律能够控制导弹以期望的攻击时间击中目标点,并通过设计附加项解决了该制导律的控制奇异问题。(b)基于一定的角度转换和分配原则,将所设计的二维末制导律拓展到了三维空间,设计了一种三维时间约束末制导律。(c)为了验证所设计制导律的性能,同时凸显饱和攻击策略的优势,选取四枚导弹并设定统一的期望时间进行了仿真验证,仿真结果表明两种制导律均能够保证四枚导弹在指定时间上击中目标。最后,为了解决所设计的末制导律算法对剩余飞行时间估算精度的依赖问题,在不考虑剩余飞行时间的情况下,重新设计了时间误差和滑模面,并在二维、三维制导模型框架下推导了新的时间约束末制导律算法。(a)基于时间和弹目相对运动状态构造了时间误差相关项,然后基于所选择的线性滑模面和指数趋近律设计了一种二维时间约束末制导律。(b)以同样的设计思想,通过构造二维、三维制导模型之间的数值关系,基于三维制导模型设计了一种时间约束末制导律。(c)为了验证所设计的制导算法对时间的控制性能,选取一枚导弹、四个期望攻击时间对所设计的两种末制导律进行了仿真并验证了其有效性。(d)针对目标匀速运动时的作战场景,提出了一种预测命中点方案,该方案能够避免重新设计制导指令,使得实际作战具有一定的灵活性,而后对该方案进行仿真并验证了其可行性。

关键词：弹道导弹弹道设计独立导引法时间约束末制导律滑模控制

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远程防空导弹弹道设计技术研究

系统工程与电子技术 2003年第3期25卷 304-307,369页

作者：张弫郑时镜于本水中国航天科工集团公司二院二部北京100854

远程防空导弹的弹道设计是导弹总体设计的关键。针对远程防空导弹拦截的目标远离发射点的特点,讨论了远程防空导弹作战使命及主要技术途径的实现方案,即双脉冲固体火箭发动机和双高抛弹道结合的优化弹道。对当前中远程防空导弹中使用的... 详细信息

远程防空导弹的弹道设计是导弹总体设计的关键。针对远程防空导弹拦截的目标远离发射点的特点,讨论了远程防空导弹作战使命及主要技术途径的实现方案,即双脉冲固体火箭发动机和双高抛弹道结合的优化弹道。对当前中远程防空导弹中使用的弹道实现技术与所给出的方案弹道进行了仿真对比,结果验证了该方案在降低导弹发射质量和提高导弹性能方面的先进性。

关键词：弹道设计远程防空导弹双脉冲固体火箭发动机双高抛弹道