对临近空间飞行器进行测控的特点和技术问题初探

简要介绍临近空间飞行器的组成、特点、功能及国外发展情况，分析了它对测控通信系统的需求，在与航天测控系统比较的基础上，讨论了对临近空间飞行器进行测控通信要解决的主要技术问题。     

一种无人飞行器测控信道初步设计

无人飞行器测控信道设计是实现其测控通信的基础。通过对测控信道链路中收发天线增益、信道基本衰减、多径衰减和环境衰减等预算,建立了测控信道链路电平分配和误码率计算的通信方程,通过调整链路电平分配来保证设计的测控信道接收灵敏度,再通过信道编码来保证设计的测控信道误码率,最终使设计的测控信道能够满足系统任务技术指标。编写了与所设计计算方法相对应的GUI用户界面,缩短了无人飞行器测控信道分析设计的周期。     

导弹作战中临近空间飞行器与航天器的协同应用

临近空间飞行器具有重要的军事应用价值, 可用于战区侦察、预警、通信以及全球快速打击等. 基于航天器在侦察预警方面的不足和临近空间飞行器的优势, 重点研究了航天器与临近空间飞行器在常规导弹作战中的协同领域和协同任务.     

临近空间飞行器在海军中的应用研究

在分析临近空间飞行器分类和海军作战平台发展的基础上,研究了海军作战对临近空间飞行器的需求情况.研究表明,海军在战场感知与预警、通讯中继、作战效果评估、实施攻击等方面对临近空间飞行器有着潜在及迫切的需求.通过典型作战态势分析,推演了几种临近空间飞行器在实际海战中的应用背景、战场环境、应用方式及电子对抗情况,为临近空间飞行器的研究与发展提出了应用前景.     

临近空间飞行器发展现状及军事应用研究

临近空间飞行器具有航空航天飞行器无法比拟的优势,在未来空间通信指挥、侦察监视、支援保障、快速打击等方面具有重要的应用价值和特殊的军事战略意义。对临近空间飞行器的发展现状及特点进行了综合分析,并探讨了临近空间飞行器的军事应用前景。     

国外临近空间飞行器发展现状及趋势

临近空间飞行器的发展将对未来空天领域作战和防空反导产生重要的影响。通过辨析临近空间和临近空间飞行器的相关概念,以飞行速度进行分类,按照低动态和高动态两类飞行器介绍了国外主要国家临近空间飞行器技术的发展历史及现状。在综合国外临近空间发展的基础上,提出了未来临近空间飞行器发展的总体认识。     

惯性/星光组合导航系统在临近空间高超声速飞行器上的应用研究

临近空间是指距地面20～100 km范围内的空域。随着各国对提高军队通信、反应和作战能力的需求与日俱增,发展临近空间高超声速飞行器技术的重要性愈发明显。综述了国外临近空间高超声速飞行器的情况。结合飞行器的特点,提出了其对导航系统的要求。详细梳理了惯性导航、星光导航两类导航系统的发展现状与趋势。结合应用背景、两类导航系统自身特点,系统全面分析了惯性/星光组合导航系统在工程应用中的关键技术。     

动能拦截临近空间飞行器的复合制导律设计

针对临近空间飞行器进行拦截,设计了一套复合制导律,并给出各制导段间的交班条件及参数设计。考虑临近空间飞行器典型的机动方式,对目标进行拦截仿真,对比分析了拦截弹采用复合制导律和比例制导律的仿真结果,以及交班对拦截的影响,实现了动能拦截临近空间飞行器。     

低动态临近空间装备体系及关键技术分析

临近空间飞行器在空间攻防和信息对抗中能够发挥重要作用。分析了临近空间装备体系的构成,研究了临近空间装备体系的能力,概述了低动态临近空间飞行器(包括高空气球、平流层飞艇、高空无人机等)的研究进展,重点讨论了制约低动态临近空间飞行器发展所涉及的总体设计技术、能源技术、推进技术、飞行控制技术、蒙皮技术、环控技术等核心关键技术。     

临近空间高超声速飞行器协同制导控制总体技术研究

从未来技术发展体系化信息化的趋势出发,对临近空间高超声速飞行器自主协同的应用价值进行了分析研究。阐述了"高超声速飞行器自主编队"系统概念和发展现状,分析和梳理了飞行器自主协同作战中高超声速飞行器协同制导控制的核心技术,在此基础上对高超声速飞行器协同制导控制系统总体技术进行了论述,并从通信与决策系统和飞行控制系统等两方面分析了系统的关键技术,为高超声速飞行器自主编队系统的实现提供参考。     

脉冲超宽带信号应用于测控领域的可行性研究

脉冲超宽带通信是指利用脉宽为纳秒级的脉冲作为载体的无线通信技术,将脉冲超宽带信号应用于测控领域,能有效提高当前测控系统的隐蔽性、抗干扰性和抗截获性。根据链路预算,脉冲超宽带测控信号到达地面的功率谱密度非常低,不会对地面上的其他系统造成干扰。利用对数正态阴影衰落路径损耗模型,求得脉冲超宽带信号传输距离与信息速率的关系,证明在保证一定信息速率的前提下,脉冲超宽带测控信号能够实现远距离传输。     

近空间飞行器推进系统研究

根据给定的飞行参数指标,建立了近空间飞行器的设计仿真模型和弹道模型.以余氧系数为变量参数,对其使用的双组元液体推进剂进行了分析和选择,并对泵压式和挤压式两种推进系统方案进行了比较研究.研究结果表明,选择过氧化氢/煤油作为组合推进剂比较合理,泵压式推进系统方案要优于挤压式推进系统方案.研究结果可为其它同类近空间飞行器的推进系统研究提供借鉴和依据.     

临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间特性研究

以临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间的特性为研究对象,论证临近空间乘波体飞行器飞行轨迹属于非开普勒轨道的研究范畴;推导基于非开普勒轨道的该飞行器巡航段和再入段的动力学方程,研究弹跳瞬间临近空间乘波体飞行器的位置矢量求解问题;进而论述弹跳瞬间特性,提出弹跳系数的概念,最后进行仿真分析,结果表明临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间有明显的拐点特性并且加速度必须满足一定的条件才能弹跳,所得结论对临近空间乘波体飞行器弹跳飞行的研究具有一定的参考价值。     

高空状态下高超声速乘波飞行器气动性能模拟

运用以分子动力学为基础的直接仿真的蒙特卡罗(DSMC)方法，发展了临近空间飞行器气动性能模拟软件系统。以某型航天飞机再入大气层为例，验证了系统的有效性。对乘波构型飞行器在高度为70～100 km的临近空间区域的气动性能进行了模拟，研究了稀薄气体效应对高超声速乘波构型气动特性的影响。由于70～100 km的临近空间区域处于连续介质区与温度和速度跳跃区，在DSMC的模拟中为避免模拟陷于大量的分子碰撞计算，对DSMC算法的碰撞模型和有效碰撞次数进行了改进。研究结果表明：在临近空间区域，乘波构型的升阻比特性略有下降，但仍旧保持了高升阻比的气动优势；DSMC模拟结果与NS方程模拟结果随着高度增加，两者差距逐澌增大，稀薄气体效应逐渐显著；DSMC方法的模拟中，经过多次计算，最终确认在每个网格区域内15次有效碰撞次数足以模拟气体的宏观物理特性。     

国外近空间飞艇的现状和发展

近空间飞艇具有重要的军事应用价值，可用于战区侦查、预警、通信以及全球快速打击等。介绍美国、欧洲、俄罗斯、日本、韩国、以色列等国家近空间飞艇的应用和技术现状。总结近空间飞艇发展中面临的主要问题：定位与位置保持问题、控制问题、持续飞行的电源问题和近空间的热问题。并提出需突破的关键技术：飞行控制技术、高效轻质柔性太阳能薄膜电池技术、高比能量再生燃料电池技术及材料技术。     

空气涡轮火箭发动机的性能研究

文中进行了ATR（air-turbo-rocket）发动机总体性能研究，以验证其作为近空间飞行器动力系统的可行性。根据ATR的结构特点，建立了发动机性能和特性分析数学模型．编制了计算程序，在设计点计算和分析了燃料／空气比对ATR性能的影响。计算了非设计点性能．对比了不同推进剂的非设计点性能。计算结果表明ATR能够在宽的速度（0-4Ma）、高度（0-11km）范围内工作，单位推力可以达到1200N·s／kg，比冲达到7000N·s／kg。这一结果表明ATR发动机适合作为近空间飞行器的动力系统。     

带管道连接的空间中悬浮铝粉尘爆轰波传播数值模拟

为研究悬浮铝粉尘爆轰及效应的问题,采用两相流模型数值研究了铝粉尘与空气当量比为1时,浓度0.304 kg·m~(-3),铝颗粒半径为2.0μm,悬浮铝粉尘爆轰波在通过管道连接的空间内的发展传播过程,用数值模拟得到了爆轰波的点火起爆及爆轰波传播、反射和绕射过程的压力、温度分布。结果表明,在模拟区域左侧的密闭空间中,爆轰波与壁面产生反射形成6.5 MPa局部高压区,而爆轰波与两壁产生的反射波的相互作用会形成18 MPa的局部高压区。爆轰波能通过绕射传播进入管道内,并在接近管道出口处速度能到达1571 m·s~(-1),压力能达到2.85 MPa,接近稳定传播状态。爆轰波通过绕射传播进入右侧空间中,在管道出口处绕射形成对称低压低密度区域,爆轰波压力和爆速下降,在右侧空间内继续传播。计算区域内的爆轰波后大部分区域温度保持在3400 K以上。     

高超声速临近空间飞行器跳跃飞行轨迹优化

以高超声速临近空间飞行器的连续跳跃飞行为研究对象,建立了其纵平面运动模型和弹道优化模型,在考虑攻角值、攻角变化率、法向过载、动压、热流及落地条件等约束下,利用遗传算法对一个飞行周期的跳跃飞行轨迹进行优化,并给出了燃料消耗率最小的飞行轨迹.最后与常值稳态巡航飞行进行比较分析.结果表明,连续跳跃飞行可以大量减少燃料消耗.     

对临近空间平台的信息对抗问题研究

介绍临近空间与临近空间平台的概念与特点,然后探讨临近空间平台在军事上的应用.分别对临近空间平台在侦察探测、通信和导航定位3种应用中的弱点进行分析,提出可行的信息对抗的手段与方法.