俄罗斯火炬机械设计局及其研制的防空导弹

文章根据国外已有的公开报道介绍了俄罗斯火炬机械设计局的发展及其研制的多种防空导弹,各阶段研制导弹的主要性能和技术特点,包括导弹气动外形设计、垂直发射技术、可靠性设计等;简要介绍其导弹设计的主要试验设备和研制手段,如热强度试验,加速运输及储存试验及其设备;分析其多年成功地研制出有效的防空导弹的经验。     

基于乘波概念的防空导弹气动布局及外形优化

尝试将乘波体前缘设计应用到高超声速防空导弹气动布局研究中,设计出了由具有乘波体前缘的翼面和椭圆截面弹身组成的上下面对称飞行器.同时,发展了基于代理模型的参数化优化设计流程,应用于弹身外形的优化,飞行器升阻比得到进一步提高.采用数值计算和风洞试验2种手段获取了该飞行器的气动特性.结果表明,该飞行器具有高升力、高升阻比等特点.     

反向设计方法在防空导弹中的应用研究

对反向设计方法在防空导弹中的应用进行初步探讨。重点讨论了导弹总体、气动以及动力系统之间的关系。针对国外典型防空导弹,建立了反向设计模型,结合弹道仿真研究了国外典型防空导弹的战技指标、关键技术以及发展趋势。     

气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响北大核心

防空导弹制导精度的提高对气动参数的精确性提出了更高的要求。在导弹的方案论证阶段,针对数值计算气动参数的不确定度进行了分析,并利用区间分析法得出不确定度范围。建立导弹制导控制六自由度仿真模型,完成不同速度区间下气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响分析。根据对仿真结果的分析,给出了在制导精度约束下,数值计算气动参数精细化设计方案。     

气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响

防空导弹制导精度的提高对气动参数的精确性提出了更高的要求。在导弹的方案论证阶段,针对数值计算气动参数的不确定度进行了分析,并利用区间分析法得出不确定度范围。建立导弹制导控制六自由度仿真模型,完成不同速度区间下气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响分析。根据对仿真结果的分析,给出了在制导精度约束下,数值计算气动参数精细化设计方案。     

吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计的几个重大技术问题

根据国外吸气式超声速战术导弹一体化外形设计取得的最新进展 ,着重分析了这类导弹外形设计的特点和技术关键 ,提出了吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计中应解决好的几个重大技术问题 ,以期引起各方对吸气式防空导弹总体设计中有关问题的关注和讨论 ,共同寻找解决这些技术问题的有效途径     

导弹气动伺服弹性稳定性分析

导弹气动伺服弹性稳定性分析是导弹受控舵面设计的一个重要问题。针对防空导弹的特点 ,采用气动力导数加下洗修正的非定常气动力方法来计算其气动力。在气动弹性运动方程的建立和气动弹性环节传递函数的确定上 ,采用了传统的主模态法 ,在此基础上 ,利用乃奎斯特法对导弹进行了气动伺服弹性稳定性分析和稳定裕度分析。     

某型反坦克导弹气动仿真方法研究

为了获取某型反坦克导弹的气动参数,基于开源的OpenFOAM软件包,针对某型反坦克导弹的外形,在对导弹底部结构以及弹翼和尾舵外形进行处理后,运用结构化网格划分方法和局部加密方法建立了气动仿真模型.采用带可压缩修正的湍流模型,进行了气动仿真计算,并将计算结果与风洞试验数据进行了对比,结果表明:仿真计算所得气动参数与风洞试验结果符合较好,误差较小,证明了此仿真方法具有较好的可信度.此种方法可以推广运用于类似外形导弹的气动仿真中,能够起到减小耗费、提高效率和缩短研制周期的作用.     

针对不同质量战斗部的防空导弹弹族设计北大核心

以Aster-15/30导弹为基准,研究了战斗部质量不同情况下组成中近程防空导弹与中远程防空导弹弹族的设计流程。首先对具有15 kg战斗部的Aster主级以及Aster-15/30导弹对应的中近程、中远程助推器进行反设计。然后分析了无量纲外形不变,保持侧喷发动机、巡航发动机能力与Aster主级相同,战斗部质量增加时的主级设计流程,设计具有30/50 kg战斗部的主级。接下来分析助推器设计流程,设计使30/50 kg战斗部的主级具有与Aster-15/30导弹相同的末段机动能力的助推器。最后,通过弹道仿真检验了设计的合理性。     

针对不同质量战斗部的防空导弹弹族设计

以Aster-15/30导弹为基准,研究了战斗部质量不同情况下组成中近程防空导弹与中远程防空导弹弹族的设计流程。首先对具有15 kg战斗部的Aster主级以及Aster-15/30导弹对应的中近程、中远程助推器进行反设计。然后分析了无量纲外形不变,保持侧喷发动机、巡航发动机能力与Aster主级相同,战斗部质量增加时的主级设计流程,设计具有30/50 kg战斗部的主级。接下来分析助推器设计流程,设计使30/50 kg战斗部的主级具有与Aster-15/30导弹相同的末段机动能力的助推器。最后,通过弹道仿真检验了设计的合理性。     

高超声速滑翔式升力体外形设计与优化

针对高超声速飞行器外形参数多、气动布局设计复杂的问题,基于类型函数/形状函数变换技术和幂函数表达方法,采用6个控制参数设计了一种便于分析与设计的升力体构型。通过正交试验分析了各参数对升力体容积率和升阻比的影响,得到了对性能影响较大的参数,并发现几乎所有的控制参数对容积率和升阻比的影响趋势都是相反的,进而以纵向稳定性和容积为约束条件,对升阻比和容积率进行多目标优化。结果表明,基于Kriging代理模型技术的多目标优化方法计算效率高,得到的优化前缘均匀,典型优化结果的容积率和升阻比较基本外形分别提高17.31%和11.94%,并且由于代理模型构建时采用了改进的EI加点策略,优化结果的误差能达到4%以内,完全满足初步设计的要求。另外研究了边缘钝化对优化设计结果的影响,边缘钝化能显著减小升阻比,钝化半径越大升阻比越小。而且当仅考虑气动力特性时,基于尖锐前缘外形得到的优化结果能直接外推到钝化条件下。     

基于ISIGHT的微型飞行器布局优化设计研究

微型飞行器具有飞行雷诺数低、易受外界环境干扰等特点,并存在多目标优化问题,因此其气动布局优化设计难度较大。针对微型飞行器的特点及优化设计要求,采用N-S方程与遗传算法相结合的方法对微型飞行器的多目标优化设计,基于ISIGHT软件来实现该方法的具体流程,克服了计算量大、无法实现自主迭代的缺点。并对微型飞行器的展弦比、尾翼安装角、尾翼的高度和根弦长进行优化,优化目标为飞行器的静稳定性和升阻特性,优化后的构型具有良好的气动性能,结果表明该方法明显提高了计算的精度和优化设计的水平,在工程上有一定的应用价值。     

基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。     

吻切锥乘波构型优化设计与分析

吻切锥乘波构型是未来高超声速有动力巡航飞行器气动外形重要的设计参考。采用参数化设计方法实现了吻切锥乘波构型的设计,并利用工程估算的方法对构型的气动性能进行了分析;在多参数正交试验分析的基础上,开展了以升阻比,容积和容积率为目标的设计优化。CFD计算显示,优化的外形具有良好的升阻比和容积率性能,且底部流动均匀,是实现高超声速飞行器前体/超燃发动机进气道一体化的重要参考。     

经纬网络充气机翼构形特征与气动性能分析

将充气机翼应用于临近空间太阳能飞行器是具有创新性的设计概念。针对充气机翼构形特征和气动分析的相关问题,对构形特征进行分析和设计,并建立经纬网络充气机翼的模型;进一步运用数值方法,通过与标准翼型对比,分析二维充气机翼、三维经纬网络充气机翼的气动性能。数值分析结果表明,在设计的雷诺数条件下,充气机翼的气动性能相比于标准翼型有所降低。在此基础上,结合对流场结构和流动机理的研究,分析出导致充气机翼总阻力系数明显增加的主要原因是:充气机翼表面许多凹陷的局部区域所形成的涡结构,导致局部的摩阻有小幅的减小,但压差阻力大幅增加,最终使得总的气动性能有所降低。     

基于乘波构形的跨大气层飞行器气动布局

利用乘波构形具有升阻比大的特点,将其作为滑翔跳跃式跨大气层飞行器的基准外形进行研究,提出了乘波构形的设计方法,详细分析了各设计参数对乘波构形的影响,研究了不同马赫数、不同优化目标下得到的乘波体的性能,得到了升阻比大、容积效率高的跨大气层飞行器气动布局,所得结论对跨大气层飞行器气动布局和乘波体外形的研究具有一定的参考价值。     

两种末制导炮弹控制方式比较分析

比较了"铜斑蛇"和"红土地"两类激光末制导炮弹控制方式,分析了两类末制导炮弹的气动布局、控制方式和旋转稳定方式;通过比较得出了三通道控制方式比旋转双(单)通道控制方式控制效率高,但其控制系统结构相对复杂的特点以及弹丸在设计时所采用的气动布局和在空中的旋转特点与控制方式的选择密切相关的结论.     

导弹总体参数优化设计的合作协同进化MDO算法

传统的导弹设计方法不能很好地实现各子系统设计的协同 ,而多学科设计优化技术十分适合现代计算机网络环境下的多学科协同设计。根据协同进化与MDO在本质上的相似性 ,采用合作协同进化的方法进行MDO算法研究 ,以充分发挥进化算法的优越性。给出了一种基于合作协同进化的MDO算法 ,将该算法应用于导弹的气动 发动机 控制一体化优化设计。     

动态逆和变结构控制理论的BTT无人机控制系统设计

基于动态逆和变结构控制理论设计了BTT无人机控制系统,首先应用时间尺度理论将控制系统分为快变量和慢变量两个子系统.在快变量子系统中以[p,q,r]为子系统输出、以计算力矩[l,m,n]为控制输入,再根据子系统输入解算出舵面偏转角,在控制律的设计中,应用动态逆理论进行输入输出线性化,再以计算力矩偏差为子系统摄动设计变结构控制律.在慢变量子系统中以[α,β,μ]为子系统输出、以[p,q,r]为控制输入,在控制律设计中,应用动态逆理论进行输入输出线性化,再以计算气动力偏差为子系统摄动设计变结构控制律.整个系统的设计中需要确定气动导数的上下界,控制律设计简单,易于工程实现.最后仿真分析得出,这种方法有较好的控制效果.     

控制系统设计的模型参考逆方法及其在火控系统中的应用

给出了一种基于模型参考最优化方法和逆系统设计方法的鲁棒控制系统设计方法,并将其同模型参考自适应方法和逆系统方法进行了比较。将这一方法应用于某舰炮控制系统设计的仿真研究结果表明,该方法不仅简单易行,鲁棒性强,而且具有极好的控制效果