临近空间高超声速飞行GNC技术与前景展望

临近空间飞行器利用临近空间独特的环境特点,采用升力体构型,基于助推滑翔式弹道,实现高超声速滑翔和机动,极具发展潜力.本文介绍了临近空间高超声速飞行器的发展历程,根据其飞行的特点,分析了临近空间高超声速飞行所需的高精度GNC技术,并对其发展前景进行了展望.     

临近空间飞行器的现状及发展趋势

临近空间飞行器具有航空航天飞行器无法比拟的优势,在军事上有着广阔的应用前景。介绍了临近空间及临近空间飞行器的概念和特点,总结了临近空间飞行器的发展现状和趋势。     

基于模糊交互式多模型算法跟踪临近空间目标

由于临近空间高超声速飞行器采用非弹道式机动飞行方式,飞行速度、高度、加速度不断变化,目标机动具有长周期机动特点,而且临近空间目标飞行速度快,具有较高的升阻比,且在大气层内长时间飞行,其运动轨迹往往呈现出"跳跃"特征,给地面防御系统对其定位和跟踪带来了巨大的困难,传统的滤波算法无法给出精确的目标状态估计,跟踪性能变差。为了更好满足非机动式弹道滤波的需要,通过模糊逻辑算法与交互式多模型算法相结合,形成模糊交互式多模型算法,实现对临近空间目标飞行器跟踪,并保证了定位跟踪精度在允许范围之内。Matlab仿真结果验证了算法的有效性。     

临近空间大气环境建模及其对飞行器影响

临近空间飞行器在大气层飞行的过程中，其飞行状态和工作性能会受到大气环境的影响。首先对临近空间大气的宏观变化和扰动类型进行了简要介绍，建立了基于国军标的中国地区平稳风模型和基于概率的最恶劣阵风模型，并研究了风场变化特性和阵风幅值变化规律，最后仿真分析了大气风场对飞行器弹道的影响。仿真结果表明：大气风场对飞行器的落点散布有显著影响，并且其影响结果与当地平稳风的长周期变化有关。     

机翼变形的临近空间太阳能飞行器平稳升空方案

临近空间太阳能飞行器由于苛刻的能源平衡约束，往往具有大展弦比轻质结构，使得其在低空飞行时空速过低，飞行安全性受到了显著的挑战。为了实现该类飞行器在临近空间工作点与中低空爬升过程的气动性能匹配，提出了基于主动变形的太阳能飞行器升空方案。针对性地研究了可变形飞行器的气动和推进系统建模方法，在此基础上定量分析了不同飞行器构型俯仰、滚转和偏航三个通道稳定性和操纵性。给出了从地面到高空机翼逐渐展平的升空方案，并对升空过程中各高度所需平飞推力和功率进行了校核。结果显示，该方案可以有效提升飞行器中低空稳定性和操纵性，代价是增加了功率消耗。     

临近空间飞行器应用前景及发展分析

文章以临近空间飞行器的应用前景及发展趋势为背景，综合近来国外的研究发展状况，介绍了临近空间飞行器的优势、军事应用，美国对临近空间飞行器的理解及发展目标和技术途径，并结合临近空间飞行器的发展趋势和我国的发展提出了建议。     

临近空间飞行器等离子体鞘套的太赫兹波穿透特性

临近空间高超声速飞行器再入过程中会产生等离子体鞘套,干扰电磁波对飞行器的探测.针对这一问题,对典型临近空间飞行器模型进行建模,模拟其再入过程中不同飞行工况下的流场分布.基于流场分布对等离子体参数分布进行建模,利用散射矩阵方法从理论上对太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性进行计算.计算结果表明高频太赫兹波能够有效穿透等离子...     

美军临近空间平台的开发利用及对我军的启示

临近空间,通常是指20 km～100 km的高空,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间.介绍了当前发达国家在临近空间军事应用领域的发展状况,尤其是美国在自由漂浮平台和临近空间机动飞行器的发展规划和正在进行的项目,分析了美军在临近空间平台发展通信、预警探测和侦察领域的具体情况.最后对我军临近空间开发利用提出一些思考.     

临近空间中子环境及其探测

在临近空间辐射环境的诸多因素中,中子对飞行器的安全、可靠运行以及人员健康的威胁最为严重。文章介绍了临近空间中子的来源及其对飞行器和人体的危害,指出临近空间中子探测研究的重要意义,简要阐述了临近空间中子探测的原理与方法,最后探讨了临近空间中子探测领域所涉及的几个关键问题。     

典型控制规律滑翔飞行器的轨迹预测方法

针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动能力强、轨迹灵活多变的特点,提出了一种基于典型控制规律的高超声速滑翔飞行器轨迹预测方法。在前期先验信息的基础上,将典型控制规律下的控制参数——攻角和倾侧角建模成一阶Gauss-Markov过程,联合飞行器在半速度坐标系下的运动微分方程组成扩展的状态变量,选择飞行器的经纬高与速度大小作为无迹卡尔曼滤波的观测量并对控制参数进行滤波辨识,结合控制参数的辨识值重构其规律,进而预测飞行器的轨迹。通过仿真分析了对跳跃和非跳跃2种典型飞行轨迹的预报效果,结果表明所提方法对倾侧角不翻转的情况具有良好的预测精度。     

临近空间高超声速目标天基红外探测技术研究

目前试飞成功的临近空间高超声速飞行器已经成为潜在威胁,对临近空间高超声速目标的预警探测成为了新的研究方向。分析了临近空间高超声速飞行器的目标特性,以美国天基红外系统为参考对象,利用STK(satellite tool kit)软件和灵敏度估算,分析了天基红外系统对临近空间目标探测的适用性,提出了天基红外系统对临近空间高超声速飞行器预警探测需要关注和解决的问题。     

临近空间飞行器拦截策略与拦截武器能力分析

针对现有典型高动态临近空间飞行器,分析其弹道特性和相关指标。以此为典型对象,通过对现有各型拦截系统的能力分析,重点针对临近空间飞行器研究了此类拦截系统的响应速度、作用空域、弹道形式,并根据此类系统的不足,针对弹道的不同阶段提出了应对临近空间飞行器的各种拦截策略。     

临近空间高超声速武器防御及关键技术研究

临近空间高超声速武器是未来临近空间武器系统的重要组成部分,为了应对临近空间高超声速目标的威胁,必须发展和建立新型的武器防御系统。分析了临近空间防御系统的目标特性,研究了临近空间超高速飞行器的防御难点,提出了临近空间防御武器设想以及实现途径和关键技术,对发展临近空间超高速武器防御体系具有借鉴和指导意义。     

近空间飞行器关键技术及其发展趋势分析

未来一体化联合作战将具有陆、海、空、天、临“五维一体”的特点,临近空间以其在信息支援与远程快速投送两方面的优势在基于信息系统的体系作战中具有重要的战略地位.从技术层面概括了临近空间飞行器的最新进展,重点分析了其关键技术与发展趋势,对其发展提出了几点看法.     

临近空间目标跟踪与预报技术研究

目前临近空间高超声速飞行器发展迅速,临近空间目标跟踪与预报已引起广泛关注。论述了临近空间高超声速飞行器跟踪与预报技术,包括临近空间高超声速机动目标模型、多模型滤波器设计方法、临近空间高超声速机动目标轨迹预报方法等,并提出现有方法存在的主要问题及后续主要研究方向。     

高超声速飞行器新息滤波交互式多模型跟踪算法

研究临近空间高超声速飞行器在运动特点,针对强杂波环境下高速、高机动目标跟踪问题,提出用新息滤波减小观测噪声以修正模型概率更新过程的算法。Monte-Carlo仿真结果表明:该算法可以有效减小量测噪声对系统滤波的影响,提高滤波精度,在临近空间强杂波环境下具有较好的跟踪精度,具有一定工程实用价值。     

美国临近空间飞行器技术发展概述

临近空间(Near space)通常是指距地表20～100千米处的空域,其下面的空域(20千米以下)是传统航空器的主要活动空间,其上面的空域(100千米以上)是航天器的运行空间。顾名思义,临近空间飞行器就是运行在临近空间之内的飞行器。由于技术和认识上的原因,临近空间的战略价值直到最近几年才     

基于DEA-ADC的实时测控软件资源配置方案评价

针对传统资源配置方案评价方法主观性强、难以对实时测控软件提供精细化保障需要的弊端,提出一种基于DEA-ADC的实时测控软件资源配置方案评价方法。通过对实时测控软件资源配置后的测控能力进行测算,评价当前配置方案的结构有效性与规模效率,并提出优化措施。同时以测控飞行器飞行试验为例,验证了本方法的客观性和有效性,为今后同类型实时测控软件资源配置方案的制定提供决策参考。     

临近空间低动态涡扇动力飞行器应用发展研究

针对近年来军事领域对临近空间飞行器加大投入的情况,着重分析了以涡扇发动机为动力的低动态飞行器的能力特点。通过对国外低动态涡扇动力飞行器发展现状的研究分析,对该类型飞行器的军事应用前景进行了分析展望,并对我国应如何发展该类型飞行器提出了建议。     

临近空间通信平台及其军事应用

介绍临近空间与临近空间平台的概念与特点,计算了平台高度与覆盖区域的关系以及传输损耗,临近空间平台对于静止卫星在传输距离、损耗和时延的减小,使得平台通信系统在天线增益、发射功率、网络功能和系统结构等方面有更多选择余地的一些优点。并对临近空间通信平台的组网进行了分析,最后对于临近空间平台在军事上的应用进行了探讨。