一种偏转弹头控制系统方案研究

偏转弹头控制是一种新型的快速响应控制技术,与传统的舵控制不同,它具有高机动性、控制响应时间短、良好的气动特性等优点.根据一种弹头偏转机构方案,对偏转弹头控制系统进行了研究,建立了一种简单、合理的偏转弹头控制系统方案,通过坐标转换推导出弹头偏转控制规律;初步研究了偏转弹头控制导弹的气动特性,并与传统的舵控制导弹进行了比较,计算结果表明,偏转弹头导弹具有更高的控制效率,且在高超声速条件下,仍然维持较高水平.     

偏转弹头导弹气动特性研究

利用计算流体力学(CFD)方法对偏转弹头控制导弹和鸭舵控制导弹在不同马赫数、攻角和控制面偏角等状态下的流场进行数值模拟,并对两者的阻力特性、升力特性和俯仰力矩特性等气动特性进行了比较分析。得出偏转弹头控制具有气动性能好、控制效率高、机动性强等特点,其控制效率随着马赫数的增加而增加,是导弹高速飞行过程中快速响应控制的理想方式。     

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.     

地空导弹可用过载的设计准则

本文简要论述地空导弹可用过载的设计依据,以及采用BTT和STT控制技术的各种布局形式的导弹可用过载设计准则。这一设计准则对于其它战术导弹亦可参考使用。     

提高地空导弹可用过载的气动方法

本文首先讨论了提高地空导弹可用过载的三种气动设计方法;然后,以风洞试验结果为依据,详细比较了两种气动外形的导弹性能;着重叙述了导弹攻角增大后可能出现的气动交链现象对自动驾驶仪设计的影响;最后,论述了适当增大攻角减小翼面是提高地空导弹可用过载的现实途径。     

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.     

质量矩导弹的敏捷性分析

对质量矩导弹的敏捷性进行了理论和仿真研究, 将质量矩导弹的过载响应时间与气动舵和直接力控制进行了分析和比较, 研究影响其敏捷性的因素.最后, 简要分析了稳定控制系统设计.     

非线性块对角在飞航导弹垂直转弯控制中的应用

传统的三通道(俯仰、偏航、滚转)独立小扰动导弹模型不能适应在大攻角与大过载下的控制,于是文中提出基于非线性块对角控制来解决。首先着重分析导弹的垂直转弯飞行方案,鉴于导弹的四层结构并非仿射型,然后对所建立的分层块对角模型进行仿射处理,并采用推力矢量控制方法实现了导弹垂直转弯的块对角控制器设计。最后在模型精准和气动参数摄动下,进行了数字仿真,结果表明系统在完成垂直转弯的同时,还具有很强的鲁棒性。     

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．     

推力矢量拦截弹制导控制一体化设计

针对采用推力矢量控制的拦截弹,首先给出了推力矢量和气动力的归一化设计方法,通过引入等效舵偏角的概念,将多控制输入问题转化为单控制输入问题,并进行求解,设计了推力矢量偏心和气动舵偏转的控制分配策略,给出了气动舵偏转角及推力矢量偏心角的数学表达式,解决了多控制量之间相互争斗的问题。在此基础上,通过模型标准化,采用Backstepping方法(反步法),借助Lyapunov再设计工具,对导弹制导与控制系统进行一体化设计,得到了俯仰平面内的制导控制律。仿真结果表明,和常规制导与控制方法分别设计相比,采用该制导控制一体化设计方法能够使拦截弹有效拦截机动目标,并且导弹的姿态和执行机构偏角的变化也更加平稳。     

Deflectable Nose Control for Bank-to-Turn Missile

It is an innovative try to control hypersonic bank-to-turn missiles using the deflectable nose and flaps. The higher control efficiency, faster response, better stability and compactness of the nose control are shown by comparing the deflectable nose control with the normal tail fin control. A mathematical model of the missile, which is time-varying, nonlinear and strong coupling, is establihsed by multi-body dynamics to be used for designing the controller. A rohust controller of deflectable nose control is designed by variable structure control theory, selecting sliding mode surfaces with tracking error and its integral function, and considering parameter disturbance of the model. The simulation results show the controller can response quickly and track precisely. The deflectable nose control is proper for the bank-to-turn missile.     

偏转头弹箭流场特性研究

为了揭示超声速条件下偏转头弹箭的气动特性,对超声速偏转头弹箭不同偏角的流场进行了数值计算。对比普通弹丸和偏转头弹丸的流场结构后发现,偏转头弹箭控制方式可有效提高弹丸的气动特性。偏转头的主要影响集中在弹丸头部,表现为头部激波结构的变化,但对下游流场几乎没有影响,从而避免了鸭舵式控制方式中鸭舵对下游流场的扰动,从流场特性的角度揭示了偏转头控制方式的优越性。     

头部和尾舵布局对弹箭俯仰气动特性影响

采用数值模拟的方法并经过风洞实验验证分析了超音速下无翼式布局火箭弹模型俯仰气动特性随头部形状和尾舵面积的变化规律,得出在头部长细比固定不变的条件下选用单锥型弹头较双锥形弹头有更好的稳定性;选用面积大的尾舵具有更好的法向过载和稳定性;为无翼式布局弹箭气动设计提供了依据.     

近距格斗导弹发射分离安全分析

载机在大机动条件下发射近距格斗导弹的安全性是导弹发射系统研制中的重要问题。基于近距离格斗导弹发射系统,分析了导弹发射时影响载机安全的主要因素;建立了导弹在轨上运动和自主飞行2个阶段的运动学、动力学模型;通过对导弹气动特性、轨上运动、自主飞行和起控时间的仿真分析,提出了载机机动发射近距离格斗导弹的基本条件,以及载机安全发射近距格斗导弹应采取的措施。     

基于定量反馈理论的飞航导弹多变量控制技术研究

通过分析飞航导弹侧向运动特点,将飞航导弹侧向运动视为多变量控制对象进行了研究．根据导弹飞行特点与性能要求,确定了侧向运动的性能指标,包括跟踪性能指标、稳定性指标和输入扰动抑制指标等．应用定量反馈理论设计了导弹侧向运动的多变量控制器与前置滤波器,并对结果进行了时域仿真与分析．     

不同栅格壁形状的栅格翼导弹气动特性对比研究

针对栅格翼在导弹上具有重大的应用价值,研究不同格壁形状的栅格翼导弹气动特性。通过介绍控制方程、边界条件和计算条件,采用FLUENT数值模拟的方法研究四角形格壁、菱形格壁和矩形格壁3种格壁形状的栅格翼导弹气动特性,并通过计算分析得出栅格翼导弹的升阻比在研究范围内随着马赫数变化而变化,3种模型变化趋势基本一样。分析结果表明：四角形格壁栅格翼型导弹和菱形格壁栅格翼型导弹的气动性能,优于矩形格壁栅格翼型导弹。     

乘波外形导弹弹道特性分析与优化设计

采用试验设计和CFD方法,分析了钝化后乘波外形导弹的气动性能,建立了乘波外形导弹的空气动力响应面模型,详细分析了弹道初始条件和发动机推力对跳跃式弹道特性和飞行轨迹的影响.在弹道特性分析的基础上,建立了乘波外形导弹跳跃式弹道优化模型,运用多目标粒子群算法对跳跃式弹道进行了优化设计.结果表明,弹道特性和飞行轨迹主要受弹道初始条件的影响;根据设计人员对弹道性能指标的要求,采用多目标粒子群算法求取最优方案弹道的方法是可行的.     

格栅舵控制巡飞导弹纵向动态特性分析

为了研究某型采用格栅舵进行控制的巡飞导弹的纵向动态特性,分析了飞行时格栅舵偏转提供的控制力,采用小扰动线性化理论对气动力、气动力矩与运动方程进行了线性化,建立了纵向扰动运动方程组.选取巡飞初始状态为特征点,计算出该状态下各动力系数的值,由扰动运动方程组求得纵向自由扰动下各运动偏量的动态响应及以舵偏为输入的各偏量传递函数...     

高空中偏转头弹箭的流场特性

为了更加全面地得到偏转头弹箭的流场特性,在万米高空对其超声速流场进行了数值模拟。在偏角和攻角均相同时,将高空中弹箭的流场与近地面的流场进行比较后发现：海拔高度对偏转头弹箭的流场结构影响较小,头部偏转对尾部流场的影响仍较小,因此,相比鸭舵控制,偏转头弹箭控制方式仍具有一定优越性,继续保持高升阻比特性,但在高空中,流场中相应点的压力值和温度值均比近地面处有所降低,导致其控制力有所下降。     

推力矢量燃气舵在空空导弹上的应用研究

从气动角度,依据研究模型,运用典型条件,使用定性定量的方法对推力矢量燃气舵对导弹大攻角转弯和控制特性产生的影响进行了分析研究,指出推力矢量燃气舵控制对导弹的转弯速率贡献很大,燃气舵对超大攻角下的纵向控制和滚转控制等性能起着重要或决定性作用,以及在不同飞行条件和攻角下燃气舵对操纵力矩系数的贡献。根据对滚转控制的分析,指出了空空导弹选用燃气舵进行推力矢量控制的重要因素,及燃气舵对导弹性能带来的其他影响。