高超声速飞行器周期飞行条件的确定

针对某一高超声速飞行器模型,用遗传算法优化了飞行器飞行航迹,优化得到的航迹为周期飞行航迹。结果表明,这种飞行航迹具有能耗小、热管理要求低等优点,是高超声速飞行器首选的巡航航迹。     

基于Dubins曲线的高超声速飞行器路径规划

对于高超声速飞行器而言,在进行航迹规划时需要考虑很多的约束条件,主要的约束条件是有限的转弯半径和最短的飞行路径.针对这些问题,文中设计了一种基于Dubins曲线的高超声速飞行器路径规划算法,并对算法的通用性进行了仿真分析.结果表明,本算法能够为飞行器在起始位置和终止位置之间规划出一条满足约束条件的最短飞行轨迹,并且能够避开雷达探测、激光武器威胁、电子干扰威胁等威胁区域.     

临近空间高超声速飞行器探测雷达技术

针对临近空间高超声速飞行器雷达散射截面积(RCS)小、飞行速度快、且有一定的机动能力等特点,对临近空间高超声速飞行器地基探测雷达关键技术进行了研究。临近空间高超声速飞行器探测地基雷达采用的关键技术包括远距离低仰角目标检测与跟踪技术、凝视探测技术和高速机动目标跟踪技术等。     

临近空间高超声速飞行器探测体系构建问题研究

临近空间高超声速武器是未来临近空间武器系统的重要组成部分,为了应对临近空间高超声速目标的威胁,必须发展和建立新型的武器防御系统。通过分析临近空间高超声速飞行器的飞行特点和临近空间高超声速飞行器探测体系建立的难点,从地基、空基、天基三个方面阐述了临近空间飞行器探测体系建设的问题。     

高超声速飞行器发展综述

介绍了高超声速飞行器的相关概念,归纳了高超声速飞行器的飞行特性、关键技术以及应对高超声速飞行器的主要防御手段,最后分析总结了高超声速飞行器研究中存在的问题及其未来可能的发展方向和趋势。     

高超声速发动机-机身一体化技术述评

对与高超声速吸气式发动机-机身一体化相关的一些问题作了述评.与其它飞行器比较,高超声速吸气式飞行器更需要被视为一个完整的一体推进系统进行分析.对于这种布局,通常很难弄清机身组件和推进系统元件的区别.高超声速发动机的工作直接和空气动力学、可控性以及最佳航迹的选择有关.对一些可发展的有效一体化技术和概念,其中包括逆向设计以及优化的前机身布局进行了论述.     

基于飞行性能估算的高超声速飞行器总体参数优化研究

为了获得起飞质量最轻的飞行器概念方案,以3种不同动力组合的高超声速飞行器为比较对象,设定统一的优化约束条件。根据功能原理,建立基于飞行性能评估的高超声速飞行器总体参数优化方法,并开发专门软件进行优化计算。最后,通过分析计算结果,给出了3种高超声速飞行器方案的对比结论。     

高超声速飞行器巡航段拦截作战需求分析

运用高超声速动力学和系统分析等理论和方法,分析了高超声速飞行器的主要性能特点、航路特点和拦截特点,指出其巡航段飞行时间长、航迹最平稳,巡航段拦截是最有效、最理想的拦截方式。提出巡航段拦截方法,并依此分析了传统防御系统存在的不足。最后,概括总结出高超声速飞行器巡航段拦截预警探测、指挥控制、拦截打击方面的能力需求。     

未来防空反导作战中高超声速目标的发展趋势分析

高超声速飞行器目标具有高空、精确、高机动、高破坏性等特点,成为未来空天对抗中的新型战略威胁。论述了发展高超声速武器的军事应用价值,分析了美国、俄罗斯等国高超声速目标发展现状,探讨了防空反导武器系统应对高超声速目标所面临的挑战,最后讨论了未来防空导弹武器系统的改进方向。     

RBCC高超声速飞行器粘性效应分析研究

针对高超声速飞行器飞行过程中粘性对气动特性的干扰效应,探讨了高超声速粘性效应的相关理论,应用CFD数值模拟方法对RBCC高超声速飞行器巡航阶段的粘性效应进行了研究,在此基础上考察了粘性对高超声速飞行器轴向力系数和升阻比的影响.计算获得了飞行器巡航阶段下的气动特性曲线.将其应用于高超声速飞行器概念设计中,数值模拟结果作为高超声速飞行器结构和气动分析的初步准备工作是必须及合理的.     

无人机雁行仿生群飞路径规划

为解决单架无人机因互相之间没有通信机制而无法独立进行路径规划的问题,提出一种仿生雁群路径航 路选择的无人机群飞路径规划。介绍算法原理,将无人机初始化为粒子后,在无人机群中确定主机、僚机。依据遗 传算法基础原理,将仿生学引入到无人机群协同编队飞行航点规划当中,使用遗传算法对组群飞行的主机航路进行 路径规划,产生需要的解或最优解;通过模仿雁群跟随的策略,设计僚机跟随主机的算法,从而实现组群飞行,并 进行了实验验证。实验结果表明,该研究对无人机群飞行控制有一定的参考价值。     

基于蚁群算法的舰载机避障路线分析

为了使舰载机编队在突破飞行过程中保持最大的生存概率,针对具有不同威胁程度的威胁体的舰载机避障路径规划问题,提出了一种不同于V图的初始路径构图方法,通过蚁群算法得到了模型中舰载机遭遇各威胁体的避障方式,以及相同威胁度与不同威胁度情况下的避障路线,并进行仿真验证.仿真结果表明:该方法给出最优的避障路线能有效解决V图只能对相同威胁体进行规划的难题,在威胁度与距离2个问题上取得平衡,可进一步推广应用于不同威胁体的多机协同路径规划,为舰载机飞行中过程中的路径规划问题提供了理论依据.     

基于遗传算法的无人侦察机航迹规划

提出了基于遗传算法的URAV航迹规划,将航迹规划的多种约束与算法相融合,综合考虑了多种约束条件对航迹规划的影响.算法采用了改进的航迹极坐标编码方式,算法参数采用了自适应的交叉率和变异率,实现了URAV以最小的被发现概率到达目标点,仿真结果表明该方法是可行而有效的.     

基于准平衡滑翔的解析再入制导方法

针对高超声速滑翔飞行器再入制导问题,提出了一种基于准平衡滑翔的解析制导方法。在纵向基于准平衡滑翔条件建立再入航程与能量、倾侧角的解析关系,得到了倾侧角解析解,并通过高度变化率反馈使轨迹平滑;针对终端高度约束,在准平衡滑翔条件下得到常值航迹角假设,从而建立终端高度与再入航程、航迹角的解析关系,得到了航迹角指令,并通过设计反馈控制律得到攻角解析解。对于过程约束,提出了一种基于航迹角指令的在线约束控制方法。侧向制导采用航向角走廊确定倾侧角符号。仿真结果表明,该制导方法计算速度快、制导精度高、扰动条件下鲁棒性较强。     

电视指令制导导弹目标攻击中载机航迹规划研究

为提高电视指令制导导弹的命中精度,突防载机在导弹发射后必须满足导弹使用的约束条件选择航迹才能保证导弹命中目标。在分析防区外使用电视指令制导导弹进行对地精确打击时飞机航迹特点的基础上,结合飞机性能及导弹制导要求,建立了满足导弹制导约束条件下的飞机航迹规划模型;并且在传统A*算法的基础上,提出了一种改进的A*算法,该算法有效地将约束条件和航迹寻优算法有机结合在一起,提高了算法的收敛速度,更加符合航迹规划的要求。仿真表明建立的导弹制导过程中战斗机航迹规划模型和改进算法能够找到满足导弹使用的突防航迹。     

激波针气动特性及外形参数优化研究

采用钝头体的飞行器在超声速特别是高超声速条件下,其前缘会形成头部弓形激波,进而带来较大的波阻,严重影响飞行器的气动性能。相关研究表明,在高超声速条件下,钝前缘安装激波针可以将激波推离物面,从而减小头部表面压力,是减小超声速钝体阻力的有效方法,但在超声速,特别是一些巡航速度不高（马赫数Ma=1.5左右）的导弹中,为满足射程等相关要求,对激波针减阻的使用价值还有待进行验证。为了研究激波针在Ma=1.5条件下对轴对称钝锥外形气动特性的影响,通过数值模拟方法对比了不同形状激波针在Ma=1.5条件下的减阻效果,分析了减阻机理及外形参数影响;通过基于Kriging和遗传算法相结合的优化方法对主要外形参数进行了优化设计,给出了减阻效果较好的激波针外形参数选取范围,对工程应用具有一定的借鉴意义。     

高超声速飞行试验助推段弹道优化方法

为减小高超声速飞行试验助推段飞行环境的恶劣程度,提出了一种生成三自由度最优弹道的方法。采用基于攻角编码的遗传算法,并用三次样条对攻角-时间历程进行平滑处理。优化过程首先搜索满足窗口参数的可行解,然后以攻角范围、最大动压、最大法向过载等参数为目标函数,以窗口参数为约束,搜索飞行环境恶劣程度最低的最优化弹道。计算结果表明,该算法能够避免理论弹道中存在局部高风险阶段的情况,并具有良好的鲁棒性。     

高超声速飞行器巡航燃料消耗分析

针对某一高超声速飞行器模型,对飞行器巡航中的燃料消耗进行了分析计算。首先计算了不同高度和速度下飞行器稳态巡航的燃料消耗,得到了要实现某一速度的稳态巡航,则高度必须在一定的范围内,反之亦然的结论。其次,用遗传算法优化得到周期巡航的燃料消耗,结果表明,当飞行迎角在5°附近时,周期巡航燃料消耗较少。最后,对两种巡航状态的燃料消耗进行了比较,得出周期巡航比稳态巡航节省燃料的结论。     

基于改进量子进化算法的巡航导弹航路规划方法

针对巡航导弹作战区域广阔、航路规划效率低的问题,提出了基于改进量子进化算法(IQEA)的巡航导弹航路规划方法。首先分析并确定巡航导弹航路规划空间,建立航路评价的代价指标;针对实数编码量子进化算法容易早熟、陷入局部最优的缺点,引入染色体的概率表达特性,使得每条染色体均能以一定概率表达优化问题的所有可行解;借鉴遗传算法的思想,在IQEA中引入染色体繁殖机制,结合动态量子门实现染色体的进化,实现算法局部搜索和全局搜索的平衡。仿真实验结果表明,基于带繁殖机制的IQEA的航路规划算法能够快速、稳定地搜索到代价更低的航路,所规划航路能够有效进行威胁规避、地形回避和地形跟随。     

多平台协同突防航路规划

为解决多平台协同突防航路规划问题,提出协同突防航路规划方法框架。通过控制点基于分段保形二次插值描述与生成航路,建立包含平均航路长度、航路长度标准差、累积威胁程度的优化指标,并合成为加权综合目标函数,给出包含转弯半径判断、航路交叉判断以及障碍冲突判断的约束条件,通过粒子群优化算法进行航路控制点优化求解。在不同场景下进行航路规划求解,并分析了优化参数对于方法求解的影响。结果表明,方法能够给出可行且优化的协同突防航路。同时,优化指标的选取与约束条件的建立和航路规划过程解耦,可以在本方法框架的基础上根据实际问题需求自行配置优化指标与约束条件,一定程度上拓展了方法的通用性。