临近空间高超声速飞行器发展现状与关键技术

对临近空间高超声速飞行器的发展现状进行了综述,探讨了其发展过程中涉及到的关键技术,如超燃冲压发动机、高超声速空气动力学、导航与控制技术、热防护技术等。     

临近空间高超声速飞行器建模与控制研究进展

临近空间飞行器的发展涉及国家安全与空间和平利用,是目前国际空间技术发展的焦点之一。本文介绍了高超声速飞行器的发展及其建模与飞行控制的研究现状和进展,分析了高超声速飞行器动力学特性、耦合特性以及各种不确定性问题,提出了高超声速飞行器建模与控制的解决思路,为相关研究提供借鉴与参考。     

高超声速飞行器冲跃飞行轨迹优化研究

冲跃飞行是高超声速飞行器的典型飞行方式,该飞行方式给飞行器综合性能和设计技术带来了很多潜在优势.以重量最小、飞行距离最长为优化目标,通过分析飞行器的受力状态和飞行过程,以功能原理结合微积分概念为基础,建立了冲跃飞行轨迹优化方法,并开展了仿真研究.     

临近空间高超声速飞行器跟踪技术

介绍了临近空间及临近空间飞行器的特点,分析了临近空间高超声速飞行器的运动特性,提出了关于临近空间高超声速飞行器跟踪技术的几点思考。从跟踪传感器及跟踪算法两方面考虑,为跟踪技术研究提出几点可行性建议。     

X43飞行器准备进行高超声速飞行试验

超－Ｘ研究计划是ＮＡＳＡ一项为期５年的项目，旨在研究适用于超声速飞行器的吸气式发动机技术。美国的Ｘ－４３高超声速实验飞行器即将完成研制，而且装备超燃冲压发动机的Ｘ－４３飞行器将于２０００年进行首次飞行试验，这将是世界上首次对吸气式发动机的自由飞行演示。     

国外高超声速临近空间飞行器技术进展

高超声速临近空间飞行器具有独特的高度和速度优势,在军事领域具有广泛的应用前景,已成为后隐身时代世界军事强国关注和争夺的焦点.分析了高超声速临近空间飞行器的军事应用前景,重点对以美国为首的世界军事强国的高超声速临近空间飞行器技术研究进展和发展动态进行了跟踪研究.     

临近空间高超声速飞行器作战应用研究

临近空间高超声速飞行器是21世纪武器系统的重要组成部分,是未来联合作战的重要作战平台。分析了临近空间高超声速飞行器的作战任务,研究了高超声速飞行器的作战样式,并对高超声速飞行器的对未来联合作战产生的影响进行了讨论,总结了对抗高超声速技术的一些策略。     

国外临近空间高超声速飞行器推进技术发展综述

对国外临近空间高超声速飞行器推进技术进行了系统梳理,详细介绍了超燃冲压发动机、涡轮基组合循环(TBCC)发动机和火箭基组合循环(RBCC)发动机的发展状况、技术特点与挑战,并简单介绍了T/RBCC组合技术的发展.     

临近空间高超声速目标MCT跟踪模型

针对传统单模型不能有效跟踪临近空间高超声速目标的问题,提出了一种Modified Coordinate Turn(MCT)跟踪模型。根据临近空间高超声速目标在巡航段跳跃飞行的特点,假设目标角速度为一阶时间相关过程,借助"当前"统计模型的思想,对目标角速度进行实时修正,结合扩展卡尔曼滤波算法,实现对目标的稳定跟踪。Monte Carlo仿真结果表明,新模型能够实现对临近空间高超声速目标在巡航段跳跃飞行的准确跟踪,并且跟踪性能稳定,具有较强的实用性。     

空射近空间飞行器助推弹道规划方法

为研究空射近空间飞行器低弹道快速入轨弹道规划问题,将空射近空间飞行器助推弹道分为投放段、一级飞行段、无动力滑行段、二级飞行段。一级飞行段采用最大可用过载快速拉起; 二级飞行段纵向剖面采用基于分段多项式的参数化控制方法,二级飞行段横向剖面设计了基于三角函数的参数化能量管理; 形成了多段多约束参数化助推弹道规划模型,采用改进粒子群算法对该问题进行求解。仿真结果表明:规划弹道满足过载、控制及分离等各类约束条件; 该方法具有很高的求解精度和较快的求解速度,能获得满足不同交班需求的参考弹道。     

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。     

基于Dueling DQN的临近空间飞行器再入轨迹规划

针对临近空间飞行器再入段禁飞区规避制导问题,构建了临近空间飞行器再入过程横侧向制导的马尔可夫决策过程（Markov decision process,MDP）模型。基于竞争深度Q网络（dueling deep Q network,Dueling DQN）,设计了横侧向制导律及满足射程需求与禁飞区规避需求的再入过程奖励函数。经仿真验证,该横侧向制导律能够通过改变倾侧角符号实现禁飞区规避,并导引飞行器到达目标区域,具备较高精度,验证了方法的有效性。     

高超声速飞行器时间最短弹道优化设计

通过极大值原理推导出时间最短弹道优化问题的必要条件和边值条件.采用遗传算法和邻近极值法求解了最优控制的两点边值问题.从次优化弹道得到攻角的变化规律,再从次优化弹道估计出初始伴随变量的范围,用遗传算法在此范围内优化初始伴随变量找到全局近似最优值,再用邻近极值法满足边值条件和约束条件.算例求解了满足热流和过载约束的最短时间弹道,与次优化弹道进行比较,可知用最优控制方法得到的最短飞行时间小于次优化方法得到的最短飞行时间.     

临近空间飞行器在海军中的应用研究

在分析临近空间飞行器分类和海军作战平台发展的基础上,研究了海军作战对临近空间飞行器的需求情况.研究表明,海军在战场感知与预警、通讯中继、作战效果评估、实施攻击等方面对临近空间飞行器有着潜在及迫切的需求.通过典型作战态势分析,推演了几种临近空间飞行器在实际海战中的应用背景、战场环境、应用方式及电子对抗情况,为临近空间飞行器的研究与发展提出了应用前景.     

临近空间动能武器弹道特性分析

提出了用飞艇搭载动能武器,从临近空间远程打击各类目标的作战方案.建立了考虑地球旋转的射弹动力学模型,针对多种不同初始条件进行了弹道特性分析.结果表明将动能武器系统布置于临近空间的发射平台大大提高了其射程.     

国外临近空间飞行器全程弹道一体化设计与优化

在传统的弹道分段优化设计基础上,针对国外某临近空间飞行器,提出一种全程弹道一体化设计与优化方法。建立包含助推段、变轨段、滑翔段与下压段的复杂多阶段多约束全程弹道优化模型,采用Guass伪谱法进行参数离散,基于遗传算法与序列二次规划法组成的复合优化算法,实现了全程弹道优化仿真计算。仿真结果验证了多阶段多约束优化模型处理方法的可行性,检验了全程弹道一体化设计与优化算法的有效性,为解决各类弹道优化问题提供了一种新的求解思路。     

临近空间环境对高超声速巡航导弹约束性研究

临近空间独特的环境特点对高超声速巡航导弹的作战使用产生较大影响,需要明确影响的方面和程度.分析临近空间环境要素,提出临近空间高超声速巡航导弹作战能力与优势.针对临近空间环境对高超声速巡航导弹弹道特性、射程、飞行控制的影响开展研究.研究结论具有一定的理论意义与实际价值,可以为高超声速巡航导弹发展提供军事需求牵引和技术发展借鉴.     

临近空间攻防对抗技术发展研究

临近空间技术对未来空天一体化作战、防空防天反导技术有着重要的影响,临近空间飞行器在军事上有着广阔的应用前景;介绍了由临近空间飞行器和探测拦截系统组成的攻防对抗体系的定义和分类,结合各国在临近空间攻防对抗技术上的研究现状,分析了关键技术和发展方向,并提出了发展思路和建议。     

美国临近空间快速打击武器技术发展

从巡航式打击武器和助推-滑翔式打击武器两个方面,梳理了美国临近空间快速打击武器的发展现状。之后,根据近些年相关动态信息,从总体设计、推进系统、技术融合三个角度研究讨论美临近空间快速打击武器技术的发展特点,并以此为基础对相关研究工作提出了建议。