亚轨道飞行器返回轨迹设计方法

针对亚轨道飞行器返回轨迹设计难点以及当前已有方法和模型的不足,提出了一种亚轨道飞行器返回轨迹设计方法。将返回轨迹分为初始返回段和机动转弯段,在机动转弯过程引入航向角偏差参数,并根据该参数标志的转弯终点对倾侧角进行迭代求解,能够有效处理亚轨道飞行器返回过程大范围机动转弯问题以及返回过程的各类约束,并通过算例验证了方法的可行性。设计方法符合亚轨道飞行器返回轨迹特点,能够满足设计要求。     

月面大范围空间机动初步优化

月面大范围机动技术将是未来探索以及开发月球的关键技术之一,月面机动轨迹优化可以显著减少机动过程的燃料消耗。主要针对月面大范围机动轨迹进行初步优化,将整个机动轨迹分为上升段、自由漂浮段、第1次动力减速段、垂直动力着陆段,前面3个飞行阶段是对整个飞行任务的初制导,在达到飞行射程的同时使飞行终端满足垂直着陆段的降落要求,通过垂直着陆段修正初制导误差,使飞行器满足目标点精确着陆要求。首先,建立各个飞行阶段的运动学模型,将前3个飞行阶段作为一个轨迹优化问题,采用遗传优化算法对优化问题进行求解。另外,将垂直动力着陆段轨迹优化问题通过无损凸化和离散的方式转化为一个有限维的二阶锥凸问题,通过凸优化求解器求解以实现在线轨迹优化。仿真结果表明,采用的轨迹优化方法具有较高的任务适应性和鲁棒性,可以适应不同机动任务需求实现高精度垂直动力着陆。     

2017年国外航天运载器发展分析

2017年,全球航天发射活动稳步增长,商业航天公司发射次数大幅提高。各国积极发展下一代大中型运载火箭、快速响应小型运载火箭和载人深空探索的重型运载火箭,继续研究和验证火箭动力、吸气动力的可重复使用运载器,并对2017年度国外航天运载器进行了回顾和分析,最后对2018年国外运载器的发展进行了展望。     

无鳍舵无动力水下运载器发射潜空导弹仿真研究

针对鳍舵式无动力运载器系统结构复杂、水动力环境复杂及水下弹道控制复杂等问题,提出一种无鳍舵水下运载器发射模型。该运载器具有长圆柱体外形、无鳍舵控制、鱼雷管水平发射的特点,运载器由浮力推动上升,浮力和重力构成的恢复力矩可调整运载器出水姿态,具有系统结构简单、水动力环境简单、水下弹道控制简单等优点。利用Matlab的Simulink仿真平台对其进行验证,仿真结果表明,运载器水下运行轨迹符合理论预期,出水速度和姿态满足潜空导弹水面发射要求。     

组合动力空天飞行若干科技关键问题

组合动力运载器具有低成本、高可靠、快响应、强机动的优势,近年来已经成为未来重复使用航天运输系统的重要方向.针对组合动力运载器,从原理层面分析了技术特点,并与传统火箭动力运载器进行了对比;系统地回顾了国内外组合动力运载器的发展历程与研究现状;结合组合动力运载器飞行剖面,分析了组合动力空天飞行面临的难点问题和技术挑战,探讨...     

基于轨道倾角约束的小行星探测弹、轨道拼接设计研究

设计一个完整的小行星探测轨道方案需要分别对整条轨迹中的弹道段和轨道段进行优化并拼接。目前拼接设计方法中对弹道段终点约束考虑不足、设计效率低。基于实际弹道运算数据计算了指定运载火箭发射弹道对停泊轨道倾角的约束形式,并研究了火箭偏航能力和射向变化对弹道-轨道拼接后无量纲运载能力的影响。结果表明,算例中的健神星探测窗口不适合低轨道倾角发射弹道。考虑一般情况,高轨道倾角发射弹道可以更好适应飞出地球引力影响球的深空探测类任务需求。根据研究结果,提出了对未来深空探测运载火箭的设计需求。     

带倾侧角约束STT形式及BTT形式的机动飞行器速度控制方法

随着飞行任务的变化,对机动飞行器进行速度控制时的运动姿态提出了新的要求。为了提高速度控制精度以及拓展该方法在多种控制方式中的应用范围,首先,利用高斯伪谱法（Gauss Pseudospectral Method,GPM）生成理想速度曲线,为飞行器作速度控制提供可靠的速度参考曲线;然后,提出了带倾侧角约束的侧滑转弯（Skid To Turn,STT）形式以及倾斜转弯（Bank To Turn,BTT）形式的速度控制设计方法。仿真分析表明,本文提出的方法,能够实现对再入飞行器落速的精确控制,同时实现带倾侧角约束STT形式及BTT形式的机动飞行器速度控制。     

运载器姿态控制重构研究

运载器发动机推力下降故障模式较为常见,对于典型的非致命故障采取姿态重构控制技术往往可以挽救一发飞行任务。随着计算机软件与硬件技术水平的提升,控制重构技术具有重大的意义。在此,开展了运载器故障动力学建模研究,提出了运载器重构控制技术方案。介绍了一种姿态重构控制技术研究成果,包括控制律设计与控制重分配方法,并针对所提出的姿态重构方法开展了仿真验证,结果表明姿态重构技术在发动机推力故障下仍可保证运载器良好的姿控性能与稳定能力。最后展望了智能控制技术发展前景。     

有动力运载器总体参数优化设计

在综合研究、分析有动力运载器技术要求及环境条件的基础上,提出了以运载器俯仰角速度为目标函数,以运载器的推力、水舵及推力矢量偏转角等作为设计变量,对运载器的弹道进行优化设计.对运载器水下所受到的随机干扰进行了探讨。     

临近空间运载火箭关机高度对级间配置的影响分析

理想速度公式的级间比解析分析忽略了重力损失和阻力损失的影响。为了更加贴近实际、更加全面的分析,利用直接积分弹道法研究了临近空间运载火箭关机点高度对运载器级间配置的影响。建立飞行器运动模型、控制模型、质量模型和优化模型,利用遗传算法在不同关机点高度下进行级间比/弹道一体化优化。分析得出结论:关机点高度较低时,一、二级燃料量要相对充足,这样可以保证足够的转弯时间;关机点高度越高,第三级燃料量越大,这样可以减少阻力损失。最大的运载能力需要由级间比、飞行程序和关机点高度的最佳组合来实现。     

一维弹道修正引信阻尼修正机构(DCM)的改进设计与仿真

在深入分析一维弹道修正引信三圆片阻尼修正机构（DCM）设计中不足的基础上，提出DCM改进设计的指导思想并进行了具体的改进设计，新设计的DCM克服了原DCM中的问题。通过仿真，验证了新的DCM的可行性，阻尼片能够可靠展开到位，阻尼片展开的时间为16．4ms。这将为一维弹道修正引信的进一步工程设计和试验奠定了良好的基础。     

弹道修正弹综述

弹道修正弹作为继导弹后新型的精确打击弹药,以其灵活的弹道修正能力和低廉的造价,受到了越来越多国家的关注和青睐。文中介绍了弹道修正弹的基本概念,概述了弹道修正弹的发展历史及现状,分析了实现弹道修正的关键技术,主要包括实际弹道探测技术、弹道修正方案的优选和修正执行机构的设计。指出了各种技术方案的优缺点,探讨了弹道修正弹的发展方向。     

滑翔增程弹弹道特性分析

滑翔增程是目前采用的较为有效的ー种弹箭增程技术。阐述了滑翔增程弹的飞行过 程,按其飞行过程将整个飞行弹道分为三段,并分别建立了各段的弹道模型;研究了整个飞行弹道 的特性,得到滑翔弹弹道与常规弹道在升弧段是一致的,在降弧段上则出现了较大的差別;在滚控 段采用“小步走”的控制策略,在滑控段采用开环控制。仿真计算表明：控制方法可行,计算结果与 设计思想一致,对滑翔增程弹的研制有一定的参考意义。滑翔增程是目前采用的较为有效的ー种弹箭增程技术。阐述了滑翔增程弹的飞行过 程,按其飞行过程将整个飞行弹道分为三段,并分别建立了各段的弹道模型;研究了整个飞行弹道 的特性,得到滑翔弹弹道与常规弹道在升弧段是一致的,在降弧段上则出现了较大的差別;在滚控 段采用“小步走”的控制策略,在滑控段采用开环控制。仿真计算表明：控制方法可行,计算结果与 设计思想一致,对滑翔增程弹的研制有一定的参考意义。     

简化弹道设计方法在运载火箭型号论证中的应用

针对运载火箭构型不确定、目标轨道多、最优化设计工作量大的问题,提出了一种简化弹道设计方法。通过简化动力学方程及设计变量,将构型不确定且难以建模的非线性规划问题转变为适用于多种构型且方便寻优的简化弹道设计方法。对运载火箭执行不同的目标轨道任务进行了分析,将所有的任务按照有无滑行段进行了分类,提出了针对不同任务的弹道拼接方法。采用该简化弹道设计方法对CZ-3B和Falcon9 2种不同构型的火箭实际飞行曲线进行拟合,验证了简化弹道设计方法的正确性。     

一种基于速度方向修正的旋转稳定弹弹道跟踪制导方法研究

针对旋转稳定二维弹道修正弹的制导律设计问题,提出了一种基于速度方向修正的弹道跟踪制导方法,推导了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角及速度运动规律,得到了平均偏角的相位角与固定舵滚转角的关系。通过在标准弹道上生成一个虚拟未来点,得到了速度角的指令。提出了通过修正速度方向与该指令的偏差,实现对标准弹道跟踪的原理。提出了一种当实际弹道偏离标准弹道较远时,通过落点预测实时生成新的标准弹道的方法。仿真结果表明:小射角射击时,可在全弹道采用速度方向修正来跟踪标准弹道;大射角射击时,可在降弧段在线生成标准弹道,再通过速度方向修正来跟踪该标准弹道。     

升力式飞行器助推段多约束弹道优化设计

升力式飞行器助推段弹道设计面临着复杂大气飞行环境下多约束耦合条件下的运载能力优化难题,需要在满足分离高度、攻角量值与变化率限幅、入轨点高度与倾角等约束下,通过设计助推段程序角,使得入轨点速度最大.为了寻求一种快速解决这一问题的工程设计方法,以三级固体运载器为研究对象,提出了升力式飞行器助推段多约束弹道设计方法,通过设计...     

预置舵角下超空泡航行体运动过程弹道特性研究

为研究超空泡航行体在水平面机动转弯过程中的弹道特性,采用航行体头部设置预置舵角方法实现,开展了0°、3°和6°预置舵角下航行体自由运动的试验研究。试验在水池中进行,采用高速摄影观察不同预置舵角下的空泡演化过程,采用内测装置测量航行体运动参数,获得了不同预置舵角下超空泡航行体水平运动过程中的弹道特性。试验结果表明：当预置舵角为0°时,航行体侧向力由于非定常因素扰动小幅波动,但均值基本为0;当存在预置舵角时,随着预置舵角的增大,轴向力和侧向力不断增加;预置舵角可以控制超空泡航行体的弹道水平机动转弯,且预置舵角越大、弹道越容易转弯,但舵角过大会导致航行体弹道失稳。     

远程变后掠翼巡航导弹多任务弹道设计及仿真

为研究适配变后掠翼巡航导弹多任务飞行的弹道设计问题,将导弹飞行过程分为爬升、巡航、下滑、盘旋和攻击5个飞行阶段。为了使导弹实现快速平稳的爬升和下滑,并顺利地转入巡航和盘旋阶段,弹道高度采用指数形式的程序飞行高度指令函数,并根据导弹运动方程,解析出高度指令函数关键参数的选择公式; 盘旋段采用覆盖作战区域的圆形弹道,偏航过载指令由与作战区域面积相关弹道曲率得出; 巡航段采用等高飞行直线弹道,攻击段采用自动寻的导引。弹道仿真结果表明,所设计的多任务弹道及指令合理,满足多任务飞行和高精度制导要求。