基于信杂比的高超声速飞行器红外探测谱段分析

以典型吸气巡航式和助推滑翔式两类高超声速飞行器为研究对象,采用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程和流固耦合模型计算流场分布,采用逆向蒙特卡罗方法计算高超声速飞行器本体光谱辐射特性;进一步考虑探测场景中的海面背景和临边大气背景辐射特性以及大气传输特性,基于探测信杂比分析高超声速飞行器的最优红外探测谱段。分析结果表明:在采用对地模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.1)μm、(4.2~4.4)μm、(5.2~7.8)μm 谱段;在采用临边模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(3~5)μm 谱段;在采用对地模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.2)μm、(4.2~4.6)μm、(5.4~7.5)μm 谱段;在采用临边模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.7~5.0)μm 谱段。     

高超声速飞行器动力巡航影响因素分析

建立了高超声速飞行器建立动力学模型,进行轨迹计算与分析.研究不同动力系统对飞行器性能的影响,对采用冲压发动机和火箭发动机的高超声速巡航不同特点进行分析,结论可为高超声速飞行器的总体设计提供参考.     

高超声速巡航飞行器防御方案探讨

近年来,高超声速技术获得快速发展,高超声速巡航飞行器即将浮出水面。针对采用吸气式冲压发动机、大飞行高度的高超声速巡航飞行器,提出三个防御方案并进行了初步分析,探讨了空基拦截器方案的关键技术,为发展临近空间高超声速飞行器防御体系或高超声速攻防对抗技术提供参考和借鉴。     

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.     

高超声速飞行器突防制导的发展现状与未来发展方向

高超声速飞行器在军用和民用领域均具有重要的战略意义。目前,各类拦截器发展迅速,为高超声速飞行器带来了极大挑战。研究高超声速飞行器的突防制导策略与方法,有助于发挥高超声速飞行器的各项优势,确保其作战效能和战略威慑能力。总结并梳理了现有高超声速飞行器和拦截武器的发展现状,分析了高超声速飞行器突防的优势和难点,对比分析了滑翔式和吸气式高超声速飞行器的突防特点。基于此,梳理并总结了现有的突防制导方法,提出了弹性突防制导技术、多高超飞行器协同突防技术、可解释的智能突防技术三个发展方向,可为未来高超声速飞行器的突防制导技术研究提供新的思路。     

基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。     

高超声速飞行器制导控制及一体化设计方法

针对高超声速飞行器制导与姿态控制问题,从慢回路质心制导、快回路绕质心姿控、制导控制联合设计和制导控制一体化设计四个层面对高超声速飞行器制导控制方法进行了总结综述。基于当前各国高超声速飞行器的发展脉络和高超声速飞行器典型飞行特点归纳总结制导与姿态控制方法的重难点;以飞行阶段为准则分别阐述了高超声速飞行器助推段、滑翔段和俯冲段的制导策略及其内涵,结合现代控制理论剖析了已成功用于高超声速飞行器姿态控制的非线性控制过程;基于已公开的有限数目的文献,对高超声速飞行器制导控制联合设计和制导控制一体化设计方法进行了分析。最后,对高超声速飞行器制导控制一体化全集成设计的思路和趋势进行了探索总结。     

高超声速飞行器周期巡航与总体参数关系研究

考虑防热和节能等因素,高超声速飞行器在巡航段应采取周期巡航.采用无量纲参数,将飞行器动力学方程归一化,用胞映射法确定了高超声速飞行器周期巡航的初始条件,并分析了周期巡航与推重比、升阻比等总体参数的关系.得出了大升阻比、高推重比有利于飞行器实现周期巡航以及巡航燃料消耗率主要与升阻比有关等结论.     

临近空间目标拦截弹弹道设计与验证

针对临近空间高超声速目标拦截弹弹道方案进行了设计和验证.首先,论述了临近空间高超声速目标拦截弹弹道设计的必要性,以临近空间飞行器高抛-再入-滑翔方案为参考设计弹道,将全弹道分为主动段和滑翔段分段建模;然后,根据主动段、滑翔段分别以射程最远、末端速度最大为性能指标,通过飞行过程分析约束条件,建立弹道优化的最优控制模型;最...     

高超声速技术验证飞行器HTV-2综述

HTV-2是美国空军重点发展的高超声速技术验证飞行器,尽管其两次飞行试验均以失败告终,但对美国发展高超声速技术及未来的高超声速巡航飞行器具有重要意义.文中从发展背景、气动特性和主要研究工作等方面对高超声速技术验证飞行器HTV-2作了较为详细的介绍,并对高超声速技术的发展方向和研究方法进行了分析.     

激光武器关键技术及典型作战模式分析

未来战争正朝着快捷化、低成本、无人化方向飞速发展,新概念激光武器的研发也逐渐实现了技术上的突破,近年来的演示验证也屡见报道。本文介绍了激光武器涉及的高能激光器技术、光束控制传输技术及高效毁伤技术的研究现状及发展制约因素,探讨了致眩/致盲、亚音速巡航导弹拦截、空空/空地导弹拦截、弹道导弹/高超飞行器拦截、反卫星作战等典型作战模式,并对激光武器未来的发展趋势进行了分析预测。     

基于乘波技术的高超声速巡航飞行器发展趋势与管理模式

高超声速巡航飞行器设计在航空航天领域是一项庞大的系统工程.在对美国HyTech/HySET项目、HyFly项目、Hyper-X项目、X-51A项目以及HiFire项目研究进展进行阐述的基础上,分析了其在高超声速巡航飞行器研制上的组织管理模式,并针对国情,提出了更加有效的方法和措施.     

高超声速飞行器的红外辐射特征及其红外探测预警

分析了高超声速飞行器（巡航导弹）的红外辐射特征.当巡航导弹飞行速度Ma〉5时,其辐射峰值波长位于短波红外的波段范围,并且具有辐射功率大、随时间变化快等显著特征,最适于被短波红外传感器探测.说明了探测距离依赖于高超声速飞行器的红外辐射特征以及红外系统的性能参数.讨论了实现高超声速飞行器红外探测预警的思路和数学模型.     

临近空间高超声速巡航飞行器红外特征

针对现有天基红外预警卫星对临近空间高超声速巡航飞行器的可探测性分析和未来天基红外预警卫星规划建设对临近空间高超声速巡航飞行器的光学特征数据需求,采用高超声速空气动力学、燃烧学、传热学、气体辐射理论等相结合的计算分析方法,研究类X-51A高超声速巡航飞行器在典型飞行状态下的流场参数、本体温度、红外辐射光谱及红外辐射亮度和红外辐射强度。结果表明：类X-51A高超声速巡航飞行器辐射特征受飞行时间及弹道影响,本体红外辐射受气动加热影响明显,以航空煤油为燃料的飞行器喷焰红外辐射以CO₂、H₂O、CO的1.52 μm、2.68 μm、 4.39 μm辐射带特征最为显著;在包含CO₂、H₂O、CO分子强特征辐射谱的窄带总辐射中,喷焰辐射是主要贡献,而在非喷焰特征辐射谱带内的总辐射中,飞行器本体辐射占主导。     

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。     

基于模糊逻辑的导弹扩展比例导引律

临近空间高超声速大机动目标的拦截制导律一直是现代制导与控制方面的一个难点和热点。运用模糊逻辑的方法，改进了扩展比例导引律，使导弹在拦截过程中能够有效跟踪导弹至目标视线转率的变化及目标的机动加速度，拦截末段视线转率收敛，实施成功拦截。     

考虑临近空间零控交班的指令修正中制导研究

针对临近空间高超声速目标防御问题,根据目标特性提出了空基巡航段防御方案。在此基础上考虑临近空间防御特点进行中末制导交班问题分析,提出交班点性能指标,并得出连接中末制导阶段的有效零控拦截交班区域（零控交班）。结合模型预测静态规划理论与防御飞行器中制导终端状态约束条件,推导了最优控制问题的解析算法并将其作为防御飞行器的指令修正制导律,针对不同任务情况进行了数值仿真。仿真结果表明,零控交班区域分析结果可满足终端小速度比交会条件。设计的中制导律在显著提高计算效率的同时满足零控交班约束,且经过Monte Carlo仿真表明对初值扰动具有较强的鲁棒性。     

弹性高超声速飞行器预设性能精细姿态控制

将反演控制技术、预设性能控制和神经网络相结合,研究设计巡航飞行的高超声速飞行器精细姿态控制器。研究中考虑了高超声速飞行器弹性形变对飞行攻角的影响,引入诱发攻角的概念来刻画气动弹性对飞行器的影响;在考虑弹性的情况下,利用预设性能的设计来满足精细姿态控制的指标要求,同时可以兼顾系统的瞬态性能;利用全局调节动态神经网络在线逼近诱发攻角方程中的未知项,利用Lyapunov稳定性理论得到神经网络权值、中心点和影响范围的自适应调节律,引入鲁棒项来处理神经网络逼近误差的影响,最终设计出考虑气动弹性情况下的高超声速飞行器预设性能精细姿态控制器。通过Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性以及闭环系统所有信号均有界,仿真分析验证了所设计的控制器能够使系统跟踪误差满足预设性能的要求,以此实现姿态精细控制。