高斯伪谱法在变推力导弹弹道优化中的应用

为实现对可变推力固体火箭发动机推进剂的充分利用,以近程导弹拦截目标为特定研究场景,在推进剂质量给定的情况下采用Gauss伪谱法进行弹道优化设计。该方法采用变推力控制,选用固体火箭发动机实现推力可调,由比例导引给出制导指令,研究Gauss伪谱法在变推力导弹弹道优化中的应用方法,最终得到目标函数及约束条件下的比例导引变推力优化方案。仿真结果表明了高斯伪谱法应用于可变推力导弹弹道优化设计的有效性,同时与传统发动机方案下的弹道进行对比,表明了变推力控制在导弹弹道性能上的优越性。     

固体发动机后效对导弹分离性能的影响分析

对固体火箭发动机后效推力进行了分析和计算。采用经典流体力学发动机内弹道计算理论,运用等熵膨胀条件所得的燃烧室压强变化模型,预测发动机超临界压强后效冲量变化规律,给出临界压强以下的后效冲量预测模型。更精确地获取固体发动机后效对导弹分离前后的冲量影响,明确导弹分离的一些基本参数要求,确定固体发动机结束工作后所需的分离速度。     

多次点火固体火箭发动机在面空导弹上的应用研究

论述了多次点火固体火箭发动机的多次点火的最佳控制,具体研究了两次点火固体火箭发动机的参数对飞行性能的影响,对两次点火固体火箭发动机结合弹道同时最佳化问题给出了仿真结果.     

垂发超近程导弹弹道优化设计

垂发超近程导弹弹道优化设计是通过设计飞行攻角和发动机推力参数使得导弹性能指标达到最优或次优。针对超近程导弹垂直发射的特点给出发动机推力的分段准则,设计导弹初始飞行状态、飞行过程状态和终端弹道状态参数等约束条件,建立导弹运动学模型和多约束条件下弹道优化模型。基于hp-伪谱法将弹道优化问题转变成非线性规划问题。最后将优化方案所得的结果和遗传算法的优化结果进行对比分析验证优化方案的合理性。仿真结果表明可为垂发超近程导弹弹道设计提供参考。     

基于多方法协作优化方法的非壅塞式固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计

固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化方法进行了以非壅塞式固体火箭冲压发动机为动力的导弹总体一体化优化设计。算例表明,采用该多方法协作优化方法进行一体化优化设计,可以协调导弹的总体参数,提高导弹的总体性能。     

飞航式火箭助飞鱼雷弹道建模及仿真

针对垂直发射飞航式火箭助飞鱼雷,分析其在空中各阶段的受力和运动情况,建立相应的空中弹道模型,并对模型进行了仿真,分析了火箭助飞鱼雷总质量、助推发动机推力、巡航发动机推力变化对飞行时间的影响。仿真结果表明,所建立的模型符合火控弹道模型要求,而且文中所建立的模型简明直观,可用于垂直发射飞航式火箭助飞鱼雷的火控解算。     

近程防空导弹发动机推力方案优化研究

以近程防空导弹为背景,探讨了双脉冲推进技术对导弹性能的提升效果。建立了飞行弹道的数学模型,给出了制导方法及推力模型,借用遗传优化算法,以扩大导弹近界至远界各典型弹道的末速度为优化目标,对各种推力方案下推力参数进行了优化。研究表明,相比于传统单级推力形式,双脉冲推力对近程导弹末速度提升明显;优化得到了使导弹末端机动性能最优的双脉冲推力方案,为近程防空导弹双脉冲发动机的设计提供了理论依据。     

固体火箭发动机技术

固体火箭发动机是使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较,具有结构简单,推进剂密度大,推进剂可以储存在燃烧室中常备待用和操纵方便可靠等优点。固体火箭发动机比冲小(250～300秒),工作时间短,加速度大,因而推力不易控制、重复起动困难、不利于载人飞行,主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。一、发展概况固体火箭起源于中国,宋初已出现以黑火药为能源的固体火箭发动机。最早是1161年宋金之战中的“霹雳炮”。元、明两代出现了火箭束和两级火箭雏型,例如“火龙出…     

基于运载能力评估的固体运载火箭推力向量控制方案比较

从对运载能力影响角度开展固体运载火箭发动机推力向量控制系统比较分析研究。设计了三种采用不同发动机推力向量控制系统的多级固体运载火箭方案,将增广乘子法与共轭方向法相结合,对固体运载火箭上升段弹道进行了优化设计,给出运载能力评估结果。研究表明,起飞质量均为50 000kg,目标轨道均为300km太阳同步轨道时,采用栅格舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,比采用燃气舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,运载能力提高70kg,比各级固体发动机全部采用摆动喷管控制方案,运载能力提高115kg,为固体运载火箭总体方案论证提供理论依据。     

固体火箭推进技术的发展

本文介绍了固体火箭推进技术的发展趋势;对于战略导弹发动机,主要是提高发动机性能,使导弹小型化,能在汽车上、火车上或飞机上机动发射,对于防空导弹发动机,主要是发展推力可控技术和无烟推进剂,使导弹能对付高速、高机动的目标,并使发射场和导弹本身不被烟雾暴露;对于运载火箭助推器和小型运载火箭发动机,主要是降低成本和提高可靠性。固体火箭推进技术应用于国民经济建设,也是其发展的一个重要方面。     

带末端机动的导弹再入段拦截问题研究

针对带末端具机动的导弹再入段特点,运用空气动力学理论探索导弹再入段拦截问题.首先通过分析,得到来袭导弹弹道轨迹.其次,根据来袭导弹的不同特点,分别设计了含滑动平均的比例导引律迭代算法和变比例导引律迭代算法,得到了在不同算法下的拦截仿真模型.使用Matlab进行模拟仿真研究,与传统比例算法下的拦截效果相比较,该算法不仅在末端不机动条件下,而且在末端带机动甚至复杂机动时,能够更精确地拦截目标,较好地满足了防御作战中的导弹拦截需求.     

三轴稳定拦截器常值推力姿态控制系统优化设计

针对大气层外拦截器常值姿态控制问题,设计了一种"数字变推力"姿态控制系统。通过对拦截器动力学环节合理简化,应用线性二次型最优控制理论(LQR),设计出连续型角度最优控制律,并依据廉价控制、昂贵控制等原则,选择合适的加权矩阵推导出控制量的解析表达式;根据PWPF((Pulse Width Pulse Frequency)调制原理,将用连续推力设计最优控制律用于常值推力发动机,实现了"数字变推力"姿态控制系统设计;考虑燃料消耗及PWPF线性工作区要求等应用PSO(Particle Swarm Optimization)优化算法对PWPF调制器参数进行了优化设计和仿真。仿真结果表明了该设计方法的有效性及工程应用价值。     

自适应现状制导律

针对反弹道导弹的导弹武器的主动飞行段,提出了高精度自适应现状制导律。通过实时修正飞行程序,以消除导弹飞行过程中遇到的各种干扰的影响,保证命中精度,并对发动机推力偏差、风干扰影响下的导弹运动进行了数学仿真,仿真结果证实了自适应现状制导律是合理、可行的。     

俯冲击顶弹道落角研究

采用俯冲击顶弹道时,为保证对目标的毁伤效果,要求导弹命中目标时具有较大的落角。为增大落角,分别研究了射程和弹道高度、转比点、比例导引系数以及可用法向过载等因素对落角的影响,并进一步提出了提高落角的措施。仿真和引证表明,通过采取调高发射角、加入推力矢量控制以及改进末制导律等措施可有效提高导弹落角。     

阶梯装药火箭发动机多点点火燃气内流场研究

在阶梯装药结构的大型固体火箭发动机中,采用多点点火技术对火箭发动机装药的正常燃烧推力性能的稳定至关重要.本文建立了点火药盒内点火药燃烧过程的经典内弹道模型,采用Fluent软件,对不同点火药盒数量和不同的放置位置(即以点火药量330 g采用头部及中部同时点火,以点火药量400 g采用头部及中部同时点火,以点火药量330...     

变推力火箭发动机动态响应特性的研究

本文介绍了以可变增益的快速响应电磁阀液压控制系统控制的变推力火箭发动机系统。文中重点对变推力火箭发动机的动态响应特性进行了理论分析和实验研究,并给出了满意的试验结果。     

环境温度对导弹发动机点火时机的影响及控制策略

针对埋入式进气道在发动机点火时刻对导弹飞行攻角的严格限制,提出了攻角点火窗口的概念;以助推器在低温、常温和高温下的推力数据为基础,分别计算了导弹飞行攻角进入攻角点火窗口的时刻,并对时刻差异进行动力学分析;为消除环境温度变化对点火指令发出时机的影响,引入伪攻角信号,设计攻角控制律。半实物仿真结果表明,该控制方法能有效消除环境温度变化对导弹飞行攻角进入攻角点火窗口时刻的影响,且能够使导弹攻角在发动机点火过程中保持稳定,具有一定的工程实用价值。     

战术导弹多学科设计优化

建立了战术导弹多学科系统分析模型,提出了战术导弹多学科设计优化方法.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足战术导弹总体设计指标的最优发动机设计方案,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力时间曲线,实现了战术导弹多学科设计优化,缩短了战术导弹总体和固体推进学科的设计周期.战术导弹设计优化时不仅考虑了导弹战技性能指标要求,而且还考虑了22个典型攻击目标的运动特性,增加了导弹最优设计结果的实用性.     

采用高抛弹道的空空导弹复合导引律研究

以某中远距空空导弹为背景,提出了高抛弹道的设计思路以增加有效射程,根据不同制导段飞行性能指标要求研究分析了相应的制导参数,提出了高抛弹道复合导引律。建立了导弹和目标的弹道模型,仿真分析了高抛弹道的特点,并在不同距离条件下与平直弹道情况相比,仿真表明高抛弹道对中远距离目标具有良好的攻击效果。     

导弹固体火箭发动机贮存寿命预测方法研究

为更准确地预测导弹固体火箭发动机贮存寿命,提出将Monte Carlo随机有限元法与RBF神经网络相结合,对固体发动机贮存寿命进行预测。对固体火箭发动机的结构可靠性利用Monte Carlo随机有限元法开展了不确定性分析,以此获得药柱的结构可靠性指标;基于RBF神经网络对固体发动机可靠性下降趋势进行预测,进而预测出导弹固体发动机寿命。