弹道导弹弹头再入参数的解析解研究

针对弹头再入运动的特点,建立了旋转圆球地球模型下弹道导弹弹头再入运动的简化方程,通过将大气密度、地球引力和弹道倾角分层计算,同时结合气动阻力系数的两种解析计算模型,推导出了计算弹头再入参数的解析解。仿真计算结果表明,解析解非常接近数值解,能够较真实的反映弹头再入运动的客观情况。     

助推—滑翔式导弹中段弹道方案的初步分析

建立了助推—滑翔式弹道中段的无量纲运动方程。采用非线性规划方法实现弹道优化。首先求解不同初始速度、速度倾角和最大升阻比的最大射程弹道,然后考虑驻点热流、过载约束,求解总气动加热最小和射程最大的最优弹道。基于前者的计算结果分析了初始条件对最大射程弹道的影响。将考虑约束的再入滑翔弹道与弹道式再入的特征参数比较,表明再入滑翔弹道的峰值热流较小,而总气动加热增加,但再入滑翔飞行时间在一般锥形体再入机动飞行器的热防护系统可承受的时间范围内。     

临近空间高超声速目标拦截弹弹道规划

利用弹道规划设计了针对临近空间高超声速飞行器的拦截弹道。分析了临近空间高超声速目标拦截问题,将其定性为临近空间的远程高超声速拦截,并提出弹道规划需求;设计了一种两级助推的拦截弹,建立了考虑地球曲率和自转的拦截弹质点平面运动模型;根据弹道规划需求设计弹道约束,以末速最大、与终点距离误差最小和全程热量最小为指标建立拦截弹弹道规划问题;采用粒子群算法求解弹道,结果表明:符合约束的规划弹道是高抛再入形式,与比例导引弹道和准最佳弹道相比,拦截弹大部分时间飞行在大气层外,有效降低了气动热效应影响和对弹体材料的性能需求,且为末制导段提供良好的初始工作环境。     

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...     

临近空间升力式再入飞行器跳跃空域预测

远程预警相控阵雷达在探测临近空间升力式再入飞行器时受到地平线限制,当雷达在远端发现目标后,飞行器由于纵向跳跃和侧向偏移可能机动至雷达水平波束屏以下,从而造成情报中断。为了维持情报连续,提出了一种基于目标三自由度弹道方程的跳跃空域预测方法,以辅助预警系统补盲照射。首先,将穿屏过程中的量测信息通过坐标变换转换到对应坐标系,得到目标飞离地平线的运动参数初值;然后,根据这些量测信息估算目标飞离地平线时的控制量,并对其进行预测,基于数值仿真获得了目标可能的跳跃点空间分布;最后,通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于CKF的再入段弹道目标质阻比估计

针对传统扩展卡尔曼滤波(EKF)对再入段弹道目标的质阻比估计存在收敛速度慢,估计精度不够高的问题,提出一种利用容积卡尔曼滤波(CKF)对再入段弹道目标进行估计的方法。给出了扩展卡尔曼滤波和容积卡尔曼滤波估计再入段弹道目标质阻比的性能比较。仿真结果显示,在收敛速度及估计精度上,容积卡尔曼滤波对再入段弹道目标质阻比的估计都优于扩展卡尔曼滤波。     

应用抗差无迹卡尔曼滤波的再入弹道处理技术

针对现有无迹卡尔曼滤波在再入弹道处理中可能出现的异常观测、观测随机误差模型不准确以及动力学模型不合理等问题,在无迹卡尔曼滤波中引入自适应与抗差估计理论,研究适用于再入弹道处理的自适应抗差滤波方法。该方法可以自适应地估计测量噪声等价协方差阵和状态噪声等价协方差阵,并可实现异常值的分离和维纳模型方差的自适应调整。数值仿真结果表明:该方法计算简单,并能有效减弱测量误差和动力学模型误差对弹道处理精度的影响。     

滑翔导弹再入拉起段弹道优化设计与制导

对滑翔导弹再入弹道进行了分段,根据再入拉起段的特性建立了弹道优化设计模型,认为导弹在再入拉起段弹道终点时应处于纵向力平衡状态,使用Gauss伪谱法进行了再入拉起段的能量最优弹道优化计算;利用基于伪谱法优化的弹道在线生成,实时产生控制指令,实现了再入拉起段的闭环弹道控制.仿真结果表明,Gauss伪谱法弹道优化具有精度高、计算时间短等特点,闭环弹道控制能较好地消除风、再入参数偏差等干扰的影响,具有应用于在线制导的潜力.     

关于天线罩电性能数值建模与仿真问题的探讨

为提高天线罩电性能数值仿真效果,运用平面波谱—表面积分法建立天线罩电性能数值仿真模型,讨论了数值仿真中涉及到的难点问题及实现方法,重点解决了天线罩电性能数值仿真过程中的天线罩外形曲面仿真,积分区域确定,提高计算效率的自适应划分子区间个数的方法等问题,提出了减小瞄准误差的内廓面修磨方法,为对天线罩进行修磨处理提供了依据。     

水下航行体热尾流数值预报方法研究

研究了水下航行体红外隐身性等问题,提出了一种可对水下航行体热尾流进行数值预报的方法。在已建立了水下热尾流数学模型及海面热尾流红外辐射大气传输模型的基础上,采用几何投影的方法,确定机载红外成像器件焦平面上各个探测像元所对应的海面辐射区域,进而计算出探测器焦平面上每个探测像元所接收到的红外辐射能量,最后根据每个探测像元所接收到的红外辐射能量绘制伪彩色红外图像。按此方法在WindowXP平台上选用VC 6.0结合FLUENT及MODTRAN等专业软件,建立数据库,编写了仿真程序,可以对水下航行体的热尾流进行数值预报。     

基于不敏卡尔曼滤波平滑的再入弹头弹道系数提取

再入弹头超高速再人大气层是典型的非线性过程,并且再人过程存在扰动。针对系统的扰动,采用时变的弹道系数模型,针对弹头再入过程的非线性,建立了基于不敏卡尔曼滤波平滑法来提取弹道系数的模型,与不敏卡尔曼滤波法相比,改善了再入段目标弹道系数的提取精度。     

一维弹道修正弹气动力计算方法和射程修正量分析

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正是一种低成本的一维弹道修正技术.基于牛顿流理论和风洞实验数据提出了一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法,通过对不同阻力环结构的气动力数值计算分析,得到阻力环外露高度对扩增阻力系数的影响远大于安装位置等结论.建立了一维弹道修正弹的数学模型,对阻力环机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量进行了数值计算和炮射试验对比,计算弹道结果和实测弹道结果基本一致.表明提出的一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法和射程修正量计算数学模型有较高的计算精度,可作为该类弹箭的弹道设计工具.     

反解法在再入机动弹道设计中的应用研究

简要分析了一般的再入机动弹道设计方法,即正解法.针对正解法对模型依赖性强和对初值非常敏感的问题,提出了一种基于误差补偿的机动弹道设计方法——反解法.该方法从弹道终端出发反解弹道,将计算结果误差转化为机动点参数误差,再通过关机点或中制导的调整进行误差补偿,从而有利于命中精度和打击效果的实现.仿真结果表明,该方法计算简便,对工程应用有一定的参考价值.     

弹道滤波算法研究

为导引我方发射的制导炮弹等目标,需要在炮瞄雷达跟踪炮弹的基础上准确估计炮弹目标的位置、速度等状态信息。鉴于直接对测量的弹道轨迹建立常规运动模型滤波效果较差,提出了两种方法。一种基于弹道偏差滤波的方法,另一种是基于弹道方程滤波方法。仿真计算比较结果表明文中建立的弹道滤波算法对弹道类目标的滤波精度和反应时间上有大幅度提高。     

临近空间平台探测导弹尾焰红外辐射算法研究

针对当前平均透过率计算方法在临近空间探测弹道导弹尾焰辐射衰减中的不足,建立了以波数η为参量的辐射传输算法;利用辐射传输程序Pc Modwin对大气中H2O,CO2,O3、气溶胶等因子的导弹尾焰红外辐射衰减能力进行了仿真,通过仿真数据并结合数学算法,采用多元统计分析的方法对结果进行分析。其结果与平均透过率方法相比具有较高的吻合度,同时该算法稳定性更高,计算过程更简单,实时性更好,具有很高的精度和可行性。     

临近空间红外系统对弹道导弹探测距离的估算

为了估算临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离,详细分析了弹道导弹及背景的红外辐射特性;针对基于表现对比度作用距离算法在适用性和计算精度方面的不足,引入以波数η为参量的辐射通量公式对其进行改进;通过仿真计算该系统在4.25μm~4.55μm波段对弹道导弹蒙皮、尾焰、尾喷口的探测距离,结果表明临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离可达5 000 km~38 000 km,该结论可为临近空间红外系统的设计提供数据支持。     

GMAW焊接熔敷成形中电弧对熔池热与力作用的数值模拟分析

电弧对熔池的热与力作用直接影响到熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)熔敷成形的精度与质量。通过数值模拟方法研究电弧对熔池热与力的作用规律,有助于提高熔敷成形精度与质量。结合流体动力学理论与多物理场耦合分析有限元技术,建立了GMAW焊接电弧的3维数值分析模型,计算分析了熔滴过渡过程对熔池表面处热流密度与电弧力的影响情况。结果表明:电弧中的熔滴降低了熔池表面上的最大热流密度与电弧力;当电弧中没有熔滴及熔滴距离焊丝端部较近时,熔池表面处的热流密度及电弧力基本呈高斯分布;而当熔滴与焊丝端部距离进一步增大时,热流密度及电弧力均不再呈高斯分布,最大热流密度及电弧力都没有发生在电弧轴线位置。     

弹道导弹落点预报的雷达系统仿真

根据弹道理论建立了雷达探测弹道导弹的仿真模型 ,并对仿真的雷达探测跟踪弹道数据给出了处理方法 ,预报了导弹落点范围 ,并与理论落点进行了比较 ,给出落点精度。仿真结果表明 :雷达对导弹的探测数据经过一定数据处理 ,可得到预定的落点精度 ,说明该种仿真方法是可行的     

弹道导弹打击航空母舰末制导寻的方法研究

在弹道导弹与航母战斗群的攻防对抗中,弹道导弹需要采用有效的寻的方法以便在对抗中占优势。通过分析航母的运动特性,建立了预测其运动态势的数学模型;在此基础上,采用预测落点的末制导方法,在导弹弹头再入大气层后,通过多次预测和修正,实时修正由于航母运动和再入过程中大气影响等各种干扰因素所引起的落点偏差,以保证弹头能以较好的精度命中目标。从数字仿真结果来看,该方法成功率高,且制导精度较高,具有较强的工程应用价值。     

临近空间前置反导目标综合识别

为了解决反导作战中目标的有效识别问题,提出利用临近空间红外探测系统配合地基雷达对弹道导弹目标进行综合识别的方案,给出了临近空间前置反导目标综合识别时序图并建立了反导作战目标综合识别模型,在此基础上,重点对空间弹道目标的光学强度序列与识别特征进行了研究,分析了弹头和诱饵的光学强度序列信号的周期性变化规律,最后提出根据弹头与诱饵对应点目标的等效温度的变化特性,提取特征参数对目标进行识别的方法。