再入飞行器鼻锥测量仪器

前言过去十年里,鼻锥性能测量工作经过许多阶段取得了很大进展。最初要测量端头性能是为了确定其生存的特定高度,后来测量鼻锥后退量的变化过程。现在的测量则着眼于外形变化过程。在后一种情况鼻锥的后退量变化过程和生存高度是通过计算确定的。测量仪器随着鼻锥的研制计划同时发展的。早期的鼻锥仅要求能生存到弹着点即可。而现在一个新型鼻锥     

弹道式再入弹头参数设计的计算机程序

已研制出一个计算机程序,供快速进行弹道式再入弹头的参数设计之用。它能定出一个(或是一类)弹头,使它们在一组给定的设计约束条件内,达到最小重量。本文介绍了使用这个程序的具体技术及计算结果。输入数据包括:弹头的性能特征参数、弹头构架的特征参数、弹头内部组装要求、弹头重量及几何方面的约束条件。输出数据描绘出满足上述输入约束条件的最终弹头。输出数据中包括弹头的重量和重心、弹头构架的确定、以及弹头内部组装安排。此外,还提供出初始再入条件下和弹着点条件下的重量、重心、弹头的几何外形、静稳定裕度和弹道系数。本程序对设计先进弹头特别有用,目为它能很快地定出满足初始设计要求的那种弹头。     

进动停止引起的弹头再入散布

本文对弹头进动停止的现象作了分析研究并对造成这种现象的几种假设进行了讨论。文中既给出了解析解,也给出了六自由度模拟的结果。除弹头滚转过零、滚转近零和攻角发散外,还存在另外四种气动力激励函数。这些函数都十分重要,因为它们会导致所谓的“空间固定配平”,即升力矢量在空间瞬问固定。四个激励函数是:(1)高动压环境下固定于体轴的配平力矩转变成固定于风轴的配平力矩;(2)弹头具有瞬态的不稳定气动力稳定性导数;(3)由于一系列不对称的端头剥蚀而引起的配平平面转动;(4)马格努斯型平面外力矩与由烧蚀滞后现象造成的固定于风轴的力矩相组合。当出现上述现象时,弹道偏差就会大到不允许的程度。按照现有的解析结果和数值计算结果,弹头的初始自旋速率对弹头散布的大小和方向来说都是起关键作用的因素。最后对可能造成弹头进动停止的物理机理提出了一些看法。     

再入弹头尾翼烧蚀时的容错控制

本文首先给出了容错控制器设计的一种方法，即状态反馈控制器重构设计法，然后将这种方法应用到再入弹头尾翼烧蚀时的容错控制律设计中，并设计了一个容错滚控系统，使得滚控系统能够抑制滚转异常，大大提高了命中精度。     

基于遗传算法的机动弹头再入段弹道优化设计

针对机动弹头攻击区优化问题,设计了改进遗传算法加约束可变多面体法的串行混合遗传算法,采用直接优化方法,基于分段优化思想,对再入段最大纵程、最小纵程和最大横程等边界弹道分别进行了优化设计,得到了满足约束条件的最优边界弹道,从而确定了机动弹头的最大可攻击范围.优化结果表明,最大可攻击区范围是一个长半轴为17 km,短半轴为10 km的椭圆区域,此结果优于针对该弹头进行的大量弹道仿真所得的结论,可为进一步弹道设计提供参考依据.     

高级弹道式弹头防热层材料的选择

为了支援空军系统司令部空间与弹道系统局(即现在的弹道导弹局)对最近参加飞行试验的带缠碳酚醛防热层材料进行滚动力矩和热力学性能的鉴定工作,并为以后的飞行试验选择防热层材料,曾经进行了一系列地面试验。本文叙述了这些地面试验所得到的数据。通过这些地面试验鉴定了用作防热层原始材料的人造短纤维和AVTEX人造长纤维的性能。本文还把所研究的这两种材料和在以往十年飞行过的IRC FM5055A防热层材料作了比较。采用三种不同的电弧加热设备来模拟部分再入环境。文章着重对IRC FM5055A和AVTEX FM5055G防热层材料进行了比较。这两种材料都是浸渍酚醛树脂并充填碳粒子的用人造长纤维编织的材料。对于未充填碳粒子的AVTEX长纤维材料也在有限的范围内作了鉴定。试验结果表明,AVTEX FM5055G材料无论从防热性能来看,还是从滚动力矩性能来看,都可以很好地取代IRC FM5055A材料。     

基于复合执行机构的再入弹头动力学建模与控制

为提高再入弹头命中精度和机动突防能力,将质量滑块和单框架控制力矩陀螺（SGCMG）配合使用,以在弹头再入全过程中产生足够的姿态控制力矩.针对采用质量滑块/SGCMG复合执行机构的再入弹头,利用New-Eul-er法,建立了弹头再入动力学模型.在此基础上,利用Lyapunov稳定性理论,设计了弹头非线性姿态控制器.对某型导弹再入弹头的仿真研究表明：质量滑块/SGCMG复合执行机构可以满足弹头再入全过程的力矩需求,输出力矩误差小于0.001 5N.m;控制系统可以实现姿态角的良好跟踪,稳定跟踪误差小于0.5°,复合执行机构方案是可行的.     

浅谈初始质量特性对弹头再入飞行的影响

主要研究弹头初始质量特性对地地弹道式导弹弹头再入飞行的影响，进一步阐述小质量弹头在地面进行质量特性测试与调整的重要性和必要性。     

弹头高级复合材料基体结构的制造方法

采用 Thornel300纤维和环氧树脂制造了两个完整的弹头基体结构,其设计体现了在实战弹头上能够找到的所有特点和复杂性。主要特点是:框密集与定位精确,几何形状复杂以及采用复合材料闩锁连接件。对一个基体结构作了静力破坏试验,并且获得了有文件记录的质量保证和制造成本数据。这项工作是美国空军根据 F33615-76-C-5013合同主持进行的。     

再入段过程随机风对导弹弹头落点的影响

导弹弹头再入大气后,由于风的干扰,会使导弹弹道发生变化,近而对弹头落点产生影响,造成落点偏差.通过对风模型的建立,结合再入段过程中有外力干扰的导弹模型的建立,可计算出风对导弹落点偏差的影响.     

再入段过程随机风对导弹弹头落点的影响

导弹弹头再入大气后，由于风的干扰，会使导弹弹道发生变化，近而对弹头落点产生影响，造成落点偏差。通过对风模型的建立，结合再入段过程中有外力干扰的导弹模型的建立。可计算出风对导弹落点偏差的影响。     

一种基于角速率的再入弹头最优制导律

为了使再入弹头的速度损失最小。并能准确击中目标。根据准平行接近原理和最优控制原理推导出了一种基于角速率的再入弹头在平面内的最优制导律,它以速度损失最小为目标函数。论证了当攻击固定或慢速目标时,比例导引是一种最优制导律。仿真结果表明比例系数为3时,弹头再入速率损失最小。     

参数辨识技术在再入弹头自由滚转风洞试验中的应用

对再入弹头的小滚转气动力矩及小气动阻尼力矩的测量是其动态风洞试验的重点和难点.基于气浮轴承技术,设计了一套自由滚转风动试验系统,开展了带控制翼再入机动弹头的自由滚转风洞试验.建立了正弦函数形式的小滚转气动力矩模型.运用自适应的扩展卡尔曼滤波算法(adaptive EKF,AEKF)辨识气动参数.气动参数重构数据表明辨识结果的可信度较高.辨识结果显示,小滚转气动力矩随滚转角速度的降低而减小,滚转阻尼力矩随滚转角速度的降低而增大.     

参数辨识技术在再入弹头自由滚转风洞试验中的应用

对再入弹头的小滚转气动力矩及小气动阻尼力矩的测量是其动态风洞试验的重点和难点.基于气浮轴承技术,设计了一套自由滚转风动试验系统,开展了带控制翼再入机动弹头的自由滚转风洞试验.建立了正弦函数形式的小滚转气动力矩模型.运用自适应的扩展卡尔曼滤波算法(adaptive EKF,AEKF)辨识气动参数.气动参数重构数据表明辨识结果的可信度较高.辨识结果显示,小滚转气动力矩随滚转角速度的降低而减小,滚转阻尼力矩随滚转角速度的降低而增大.     

再入姿态的自适应逆控制应用研究

文中首先简要介绍了用于系统建模的LMS(最小均方误差)滤波和自适应逆控制原理．然后研究其可在重复使用运载器(RLV．Reusable Launch Vehicle)姿态控制中的应用．并通过仿真验证了在环境参数剧烈变化和系统具有较强不确定性的情况下，自适应逆控制能够对可重复使用运动器进行鲁棒、精确地控制。     

用于精确制导弹头的多功能光电传感器

精确制导弹头利用各种光电传感器进行精确定位和攻击目标。这些光电传感器具有热点探测、假目标鉴別、最佳炸高引爆、测量目标距离、选择瞄准点和目标轮廓显示等功能。被动红外传感器、主动红外传感器和双模(红外/毫米波)传感器是人们感兴趣的3种主要光电传感器。提出并讨论了一些例子。     

用光引爆炸药模拟X射线喷溅脉冲对全尺寸再入弹头的作用

实验室内的核效应试验可以研究再入弹头对模拟大气层外X射线作用的响应。在结构表面喷涂一层炸药,用强闪光引爆,可以产生接近同时加载的脉冲载荷。这篇报告讲述了全尺寸再入弹头的侧向脉冲加载试验,证明可以把光引爆炸药技术推广到大型结构的加载,其中包括载荷不连续分布。这个试验要求发展一种诊断方法以验证施加的冲量。同时也要求发展一种大型光源,以便沿整个弹头表面同时引爆炸药。测量的应变响应和计算机预示结果比较接近。根据光引爆炸药的试验确定了弹头在X射线环境下的结构性能和内部响应。     

具备目标重定向能力的自适应再入制导律

将再入弹道跟踪问题转化为再入弹道状态调节问题,得到了一个LTV系统最优控制问题,在此基础上,利用基于伪谱算法的最优反馈控制算法,设计了一种便于在线实现的自适应鲁棒再入制导律.仿真结果表明该制导律在改变参考轨迹后依然能够较好地跟踪新的参考弹道,具备较好的动态性能和再入制导精度,而且不需要显示积分和显示增益调度.