洲际助推-滑翔导弹弹道优化与分析

为了得到洲际助推一滑翔导弹的最优弹道,给出了弹道分段准则,分析了适合的弹道形式;建立了纵平面运动模型、推力模型、气动模型与气动热模型.针对其弹道优化问题,在考虑级间分离、跨声速区、控制、动压、法向过载、突防、弹头鼻头滞点热率与壁温等约束条件下,建立了助推段与滑翔段的多约束多阶段弹道优化模型.利用直接打靶法将此最优控制模型转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划算法进行解算.仿真给出并比较了3种情况的弹道优化结果.分析表明,助推-滑翔-弹跳弹道更适合于尖鼻头洲际助推-滑翔导弹.     

助推-滑翔导弹弹道优化与总体参数分析

为解决助推-滑翔导弹的弹道设计与性能分析问题,提出了一种分段优化的全弹道设计方法.利用工程估算方法估算导弹的助推器参数,建立了弹道优化模型,将全弹道分为主动段和滑翔弹头飞行段,分段进行弹道优化.采用Gauss伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,采用序列二次规划（SQP）等数值方法进行求解.仿真结果表明,Gauss伪谱法处理此类多阶段多约束的弹道优化问题效果较好,最优弹道起伏较小,控制量变化平滑,各项约束都得到满足.利用弹道优化分析了起飞质量、主动段终端倾角对导弹射程的影响,并与弹道导弹进行了比较,结果表明,助推-滑翔导弹在增程方面具有较大优势.     

助推-滑翔导弹发展概况及关键技术分析

介绍了助推．滑翔飞行器的研究背景与起源,给出了助推-滑翔导弹的基本定义与飞行过程,总结了助推．滑翔导弹相关技术的国内外发展概况与相应成果,分析了将来的发展趋势与应用前景,并着重分析了助推-滑翔导弹所涉及的弹头外形设计、弹道设计、热防护措施、制导方式、控制方案、助推器、有效载荷、攻防对抗和部署方案等主要关键技术．     

助推-滑翔导弹发展概况及关键技术分析

介绍了助推-滑翔飞行器的研究背景与起源,给出了助推-滑翔导弹的基本定义与飞行过程,总结了助推-滑翔导弹相关技术的国内外发展概况与相应成果,分析了将来的发展趋势与应用前景,并着重分析了助推-滑翔导弹所涉及的弹头外形设计、弹道设计、热防护措施、制导方式、控制方案、助推器、有效载荷、攻防对抗和部署方案等主要关键技术.     

美俄高超音速助推-滑翔武器

正从国外对于中国2014年1月的高超音速飞行器试验分析来看,大多倾向于认为是一次高超音速助推-滑翔飞行器试验,而由于高超音速助推-滑翔飞行器发展回避了全新的动力系统技术障碍,因此进展最快。由于高超音速助推-滑翔技术依赖于雄厚的助推火箭技术和强烈的军事需求,因此开展此方面研究的国家主要是美国和俄罗斯。     

助推-滑翔导弹发展与应用问题研究

基于助推-滑翔弹道的高超声速制导武器可以实现远程的快速高精度攻击,并具有很好的突防性能,它符合美国全球快速打击的作战构想,并且相关技术的研究还可以带动相关领域技术的创新发展。但HTV-2两次试验的失败说明,其在发展和应用过程中还存在不少的技术难题需要解决。主要分析了其在发展过程中存在的技术难点和未来应用中面临的问题。     

助推-滑翔导弹最大射程优化

对助推-滑翔导弹弹道进行数值优化有利于提高综合飞行能力,针对此问题,给出了一种求解其最大射程弹道的整段优化方法,建立了其纵平面运动模型和弹道优化模型.在考虑攻角、法向过载、分离点衔接及落地条件等约束下,应用序列二次规划法求解了最大射程弹道.结果表明,助推-滑翔导弹比常规弹道导弹射程显著提高,其最优弹道有效地提高了射程和突防能力.     

助推滑翔导弹对地攻击快速下压弹道设计

为了研究助推滑翔导弹针对地面固定目标的快速打击方法,通过受力分析,提出一种新的弹道下压段俯冲弹道模型。采用翻身下压的飞行方式,使导弹主升力面朝下,弹道下压过程中以正攻角下压为主,延后并缩短了负攻角的使用时间,获得了更快的弹道下压速率。以美国CAV-H为研究对象,利用高斯伪谱法进行弹道仿真计算,并与传统弹道下压方式进行对比。结果表明,与传统弹道下压方式相比,翻身下压具有更高的弹道下压效率及在高速飞行的高热流区保持正攻角飞行的特点。对于采用腹部防热设计的助推滑翔导弹,在实现弹道快速下压的前提下,有效杜绝了热流向背部蔓延,提高了俯冲攻击过程中导弹的安全性。     

基于空气动力模型的助推-滑翔导弹跟踪

针对助推-滑翔式再入导弹,提出了一种基于空气动力模型的扩展卡尔曼跟踪算法.首先推导了弹体坐标系和东北天坐标系之间的转换关系,接着描述了两种坐标系下再入目标的空气动力模型,然后建立了目标的运动状态方程和量测方程,给出了扩展卡尔曼滤波过程,最后仿真分析了一条助推-滑翔弹道,并结合该弹道进行了跟踪试验.蒙特卡洛仿真结果表明,所述方法比基于未知输入模型的方法跟踪效果更好,且能有效估计目标的空气动力学系数.     

弹丸滑翔弹道的能量法研究

本文针对弹丸滑翔飞行的运动特性,根据能量守恒原理,采用能量分析法对弹丸在滑翔段的弹道特性进行了研究.分析了弹丸理想滑翔飞行弹道的特点,推导出弹丸实现滑翔飞行的必备条件,以及弹丸滑翔飞行距离的计算公式、计算方法以及近似估算公式,对滑翔飞行初始时刻的选择进行了初步讨论.所得结果对滑翔弹丸的气动力设计和控制系统设计具有一定的参考价值.     

助推-滑翔式导弹总体参数设计方法初探

以两级固体推进剂火箭发动机助推、弹头直接入轨,而后全程在大气层内滑翔飞行的助推-滑翔式导弹为研究对象,对导弹总体参数设计进行研究,给出一种适用于助推-滑翔式导弹的总体参数设计方法。根据助推-滑翔式导弹的弹道特点,通过分段分析弹道特性,推导出导弹总体参数与关机点理想速度间的关系式。通过仿真分析,建立滑翔起点参数与关机点参数间的关系模型;考虑平衡滑翔条件,得到滑翔射程公式。基于以上公式和模型,给出助推-滑翔式导弹射程与关机点参数之间的解析关系,初步建立了助推-滑翔式导弹总体参数的设计方法。     

高超声速助推飞行试验技术方案研究

以高超声速飞行器为有效载荷,进行了高超声速助推飞行试验技术方案研究,并通过分析气动力参数、设计变量参数的范围及约束条件,进行了助推弹道设计,确定了二级助推发动机设计要求,并利用调整发射俯仰角、滑行时间和配重物质量来调整助推弹道参数,将高超声速飞行器送入试验弹道．最后将计算结果与美国HyFly计划陆基发射试验的弹道实测数据进行对比分析．结果表明,设计结果与HyFly试验数据较吻合,验证了助推飞行试验技术方案的可行性与正确性．     

洲际助推-滑翔导弹可达区域优化

分析了洲际助推-滑翔导弹可达区域的形状,给出了求解思路.建立了三自由度弹道模型、推力模型、气动模型与气动热模型.将可达区域优化转化为四类弹道优化问题,在考虑诸多实际约束下,建立了多阶段多约束优化模型.利用直接打靶法将此最优控制模型转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划算法进行解算.结果表明,洲际助推-滑翔导弹最佳可达区域可能为不对称的扇形区域,面积可达4430万平方千米.     

基于高斯伪谱法的滑翔弹道优化算法研究

为了提高滑翔增程制导炮弹方案弹道的优化效率,提出了一种基于高斯伪谱法的方案弹道优化方法。以滑翔时间最短为性能指标,滑翔舵偏角为设计变量,建立了纵向平面内弹道优化模型,采用高斯伪谱法对状态量和控制量进行了离散,将最优控制问题转换为非线性规划问题,并利用序列二次规划法对其进行了求解,仿真结果表明该方法收敛域大,对初值不敏感,优化精度高,可为远程制导炮弹的方案弹道优化设计提供一定的参考。     

基于改进DQN方法的滑翔制导炮弹弹道规划

深度强化学习的快速发展为弹道规划提供了一种新的选择,它采用与环境交互的形式寻求最优弹道规划深的度神经网络,但在与环境交互的过程中存在着强随机性,这会导致强化学习训练过程中出现训练效果差、学习效率低下等问题。针对这一问题,本文提出了基于改进深度Q网络(Improved Deep Q-Network, IM-DQN)的深度强化学习弹道规划方法。该方法在传统深度Q网络(Deep Q-Network, DQN)算法的基础上添加了优秀经验保存和探索限制率的组合策略去引导训练方向,阻止训练网络大规模崩塌现象发生。对滑翔制导炮弹模型进行三自由度建模并将弹道规划问题转化为马尔可夫决策过程,确定状态空间、状态转移方式、奖励函数以及相关算法参数进行训练。分别在无约束和有约束条件下,将此方法训练得到的航程结果分别与最大升阻比方法以及基于最优控制理论的高斯伪谱法(Gaussian Pseudospectral Method, GPM)进行横向性能对比。仿真结果表明：IM-DQN方法训练过程相较于DQN方法更加稳定,在寻求航程最优性问题上,IM-DQN方法得到的最大航程值优于上述两种参照方法,研究结果可以为今后...     

无动力跳跃式跨大气层飞行的可行性研究

针对跳跃式跨大气层飞行弹道的特殊性。建立了其飞行动力学模型,在此基础上,利用弹道仿真的方法分析了跳跃飞行的可行性,而后用能量解析的方法进一步分析了其可行性．最后研究了跳跃飞行所需求的大升阻比的可实现性问题,得出无动力跳跃式飞行是可行的。所得结论对跳跃飞行成为又一重要机动突防手段提供了一定的参考依据。     

基于Radau伪谱法的制导炸弹最优滑翔弹道研究

基于Radau伪谱法求解最优控制问题的原理,研究了滑翔型制导炸弹的最大射程优化问题。对制导炸弹动力学模型进行了无量纲化处理,结合极小值原理推导了最优控制轨迹的解析解和一阶必要性条件,采用Radau伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,基于协态映射原理给出了数值解的最优性验证方法。仿真结果表明,Radau伪谱法能够提供具有工程应用价值的最优解,与常规的最大升阻比滑翔弹道相比,优化后的弹道射程增加10%以上。     

基于有控方案的超声速火箭靶弹平飞弹道设计

考虑基于无控方案实现火箭靶弹平飞弹道存在诸多不利因素,提出了一种通过在原型弹上加装鸭舵和简易控制装置实现火箭靶弹平飞弹道的设计思路,并对总体方案进行了阐述。最后根据气动特性数据和弹体结构数据,仿真计算了靶弹在不同条件下的飞行弹道,并结合计算结果对供靶方案进行了分析。仿真结果表明:通过选择不同的发射角和控制舵偏角程序,能够使靶弹获得相对平直的飞行弹道。     

基于随机森林的HRGV滑翔段飞行状态识别

针对临近空间高超声速再入滑翔飞行器(Hypersonic Reentry-Glide Vehicle,HRGV)滑翔段飞行状态识别问题,提出了一种基于随机森林的识别方法。首先将目标的飞行状态分为6类,通过运动方程生成具有代表性的飞行数据;其次分析了目标运动特性,利用运动参数构造特征属性并对其进行处理和筛选,得到最终样本数据。为实现雷达跟踪轨迹的飞行状态识别,将雷达跟踪数据进行平滑处理,经坐标变换后得到运动参数估计结果,并用训练好的分类器识别目标的飞行状态。试验结果表明,所设计的随机森林分类器识别精度较高,但当运动参数的估计存在误差时,识别精度会有一定程度的下降。