动能拦截器轨道修正能力的数值计算方法

大气层外动能拦截器末段的轨道修正能力与制导方式有关,给出了某种制导方式下轨道修正能力的数值计算方法。该方法通过计算动能拦截器在飞行末段能够消除的最大零控脱靶量得到轨道修正能力。仿真结果表明,该数值计算方法不仅可以计算装药量充足情况下的轨道修正能力,而且可以计算装药量不足时的轨道修正能力。该数值计算方法具有编程实现简单和计算快捷的优点,可以满足快速计算轨道修正能力的需求。     

导引头测量误差对拦截器轨道修正能力的影响

大气层外动能拦截器末段的轨道修正能力与制导方式有关,通过仿真计算研究某种制导方式下,导引头测角速率误差对轨道修正能力的影响。仿真结果表明,随着导引头测量误差逐渐增加,轨道修正能力逐渐减小。在导引头测量误差较大时,通过适当改变轨控发动机的开关门限,可以增大轨道修正能力。研究结果表明,为了得到较高的轨道修正能力,需要根据导引头的性能参数,对各种制导控制参数进行优化设计。     

空间拦截零控脱靶量与末段制导能量需求的近似计算

基于理想二体假设下的弹道方程解析式,忽略重力在拦截末段对拦截器和目标运动状态的影响.推导了空间拦截初始制导偏差与终端零控脱靶量之间的线性近似计算式,并以速度增量的大小来近似描述拦截末端主动寻的制导段的能量需求,给出了拦截末段制导最小能量需求与零控脱靶量、探测距离之间的近似关系.通过数字仿真测试了近似计算的准确性.     

基于激光测距仪信息的模糊控制导引方法

针对动能拦截器在大气层外完成拦截任务的末制导问题,利用激光测距仪的测距信息、红外导引头与惯性测量设备的测量信息,推导了弹目相对运动信息的计算方法,及基于相对运动信息计算待飞时间与零效脱靶量的计算公式.设计了一种基于零效脱靶量的模糊控制末制导律,兼顾节省燃料与满足制导精度要求.通过数学仿真验证,该方法具有较高的制导精度和鲁棒性,且燃料消耗较少.     

滑翔飞行器反逆轨拦截突防制导律研究

针对动能拦截器逆轨拦截情形,分析了高超声速滑翔飞行器利用空气动力机动突防的可能性,并从逃逸机动拦截范围的角度,根据动能拦截器助推分离时刻的状态参数推导了突防制导律。仿真结果表明,在动能拦截器初始拦截条件与理想拦截条件存在一定程度偏差时,推导的突防制导律能够有效逃逸机动拦截范围。     

外大气层动能拦截器仿真平台设计和实现

针对外大气层固体或液体动能拦截器,使用VC++6.0开发了仿真平台。仿真模型的参数可以通过文件形式保存和读取。仿真平台能够动态演示飞行弹道和飞行参数;能够对拦截结果进行脱靶量评估、初始条件评估、轨道修正能力评估和能量消耗评估;能够进行3种综合测试;能够对关键设计参数进行寻优计算;能够封装为动能拦截器仿真模块与运载器仿真模块整合。介绍了平台的设计、实现、关键技术和应用情况。     

侧窗探测的变结构制导律设计

为了解决拦截器导引头采用侧窗制导的问题,给出了拦截器的轨道拦截运动方程.针对需要保持侧窗视线角稳定的要求,根据以视线角和视线角速度为变量的状态方程,采用了自适应滑模变结构控制的制导律,并根据拦截器轨控发动机和拦截器运动学的数学模型进行了仿真,得到了较好的拦截效果,验证了制导律的正确性.     

零控脱靶量有限时间收敛制导律

针对高速机动目标的拦截问题,研究了一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的零控脱靶量有限时间收敛制导律。对导弹-目标三维相对运动几何关系进行解耦,并考虑导弹的自动驾驶仪动态特性,推导了一种新型三维零控脱靶量模型;在此基础上,基于自适应滑模控制理论和有限时间稳定性理论,选取俯仰平面和偏航平面的零控脱靶量为滑模面,设计了零控脱靶量有限时间收敛三维自适应滑模制导律;对该制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了分析和证明。仿真结果表明,与比例制导律相比,所设计的制导律可使导弹的零控脱靶量在有限时间内收敛到零,且具有更高的制导精度。     

高超声速滑翔弹头防御策略分析与仿真研究

为应对高超声速滑翔弹头的威胁,提出了高低轨红外卫星组网的预警探测方法和动能弹高抛增程拦截方案,基于典型滑翔弹头和THAAD拦截弹的性能参数建立了攻防双方的动力学模型,分别运用STK软件和Matlab软件对预警过程和拦截过程进行了仿真研究,仿真结果表明,高低轨红外卫星组网能够对目标实现较好的双星覆盖,高抛增程拦截方案对高超声速滑翔弹头的有效防御范围较大,拦截窗口比较充裕,拦截器的中制导变轨修正能力较强,末制导过载也处于合理的范围之内。     

一种基于零控脱靶量的滑模末制导律设计

基于零控脱靶量的思想,提出一种能够有效针对大气层再入目标的滑模末制导律.首先,建立纵向平面内的弹目相对运动方程;然后利用扩张状态观测器对目标机动加速度信息进行估计,并对零控脱靶量算法进行分析,提出了制导律的设计思路;接着利用滑模变结构控制理论进行制导律的推导;最后进行仿真分析,仿真结果证明,所设计的制导律能够很好地对目标弹进行拦截,并且指令的跟踪效果也很好,从而验证了算法的有效性.     

高空拦截的导引规律

本文讨论高空拦截的导引问题。出发点是要使拦截器的有限机动能力得到最有效利用,以保证所要求的拦截精度。我们解决问题的方法是利用予计脱靶量的概念,建立予计脱靶方程,把拦截导引问题转述为终点脱靶量控制问题。应用极小值原理于这个简化的等效问题。直接得出导引规律的解析表达式。这样做的好处是概念明确、数学处理简单。本文讨论了省力、快速两种导引规律在主动段拦截和被动段拦截情况下的导引公式。对文献中很少涉及的拦截时刻的确定进行了讨论,给出在特定条件下导引规律的实时计算公式。所得结果可用于无线电指令制导。稍加变换也可用于自动瞄准末制导。本文最后基于予计脱靶方程对导引规律特性进行了分析。其结果与数字计算结果一致。     

基于TBM机动再入的GBKI中制导段控制分析

针对TBM机动再入的突防手段,基于零控脱靶量的引导方法,论述了GBKI拦截TBM中制导段的控制需求。运用微分对策的方法建立了拦截弹、来袭TBM的运动模型及弹目相对运动模型,得出GBKI末段高层拦截TBM中制导段的最优控制律,并进行了案例仿真分析,印证了GBKI末段高层拦截机动再入的TBM须适当增大拦截弹前置角的结论。     

基于微分几何的拦截弹制导律研究?

针对战术导弹的拦截问题,根据质点微分几何运动学在弧长系下及在时域内的关系,将弧长系下的微分几何制导律应用到实际的TBM拦截过程中,得到了空间中时域内的微分几何制导律以及相应的过载指令。根据拦截过程中目标的不同机动方式,采用微分几何制导与比例导引进行了仿真对比与分析,得到了两种导引律下的脱靶量与拦截时间。仿真结果表明,微分几何制导律能够在拦截过程中降低视线角速度并使其趋于稳定,在拦截开始其过载需求较大并逐渐降低至接近0,脱靶量及拦截时间都小于比例导引律,采用微分几何制导律能够在更短时的时间内进行精确拦截。     

基于可信性理论的标准-3拦截弹末段修正能力分析

基于可信性理论对标准-3拦截弹末段修正能力进行分析。由拦截末段相对运动动力学推导了标准-3拦截弹末段可消除的最大零控脱靶量解析表达式;针对其中的参数不确定性,将不确定参数视为模糊变量运用可信性理论进行建模,采用模糊模拟算法得到标准-3末段可消除的最大零控脱靶量的可能性测度悲观值和乐观值,可信性测度均值和标准差及可能性、必要性和可信性分布函数。本文研究为弹道导弹中段机动突防动力系统设计提供了理论依据,同时为如何根据有限的已知信息获得合理的未知信息提供了有效途径。     

轨控直接力/气动力复合控制拦截弹的自动驾驶仪设计

设计了一种轨控直接力/气动力复合控制拦截弹的自动驾驶仪.空气动力控制部分采用三回路自动驾驶仪,轨控直接力部分分别采用了2种不同的控制方式.仿真结果表明2种轨控方式都能够大幅减小脱靶量,为动能拦截提供了可能.第1种轨控方式的效果是迅速减小弹体响应时间,但是要求轨控发动机推力连续可调;第2种轨控方式可以大幅减小过载指令的需求,要求轨控发动机能够提供需要的定值推力.     

自旋稳定动能拦截器轨控发动机推力控制

提出了大气层外自旋稳定式动能拦截器的一种典型轨控发动机阵列布局.在分析小发动机工作的各种约束条件的基础上,推导了发动机推力角度、推力大小和冲量效率的计算公式,提出了发动机工作的控制方法.在各种初始条件下进行拦截仿真,所得的脱靶量均在0.3 m以内,可视为直接碰撞命中目标.同时通过仿真分析了冲量效率与自旋速度、发动机工作时间、每圈发动机个数的关系.     

反临近空间高超声速目标拦截弹中末制导交接班窗口

在视线旋转坐标系下建立拦截弹与目标的相对运动方程,分析采用纯比例导引律捕获高超声速目标的充分条件,并推导出在交接班处的最优拦截几何,即零控拦截流型。定性分析了拦截弹速度、高度、导引头特性以及末制导捕获条件等在中末制导交接班时所受到的限制,在此基础上定义了中末制导交接班窗口的概念,并介绍了交接班捕获窗口的影响因素、用途、特性以及计算步骤。以纯比例导引律拦截高速目标为例,定量描述了交接班捕获窗口和零控交接班区域,并通过数字仿真实验验证了交接班捕获窗口的合理性。     

一种适用于拦截高速目标的末段导引律

基于在视线坐标系中的导弹-目标相对运动模型,以控制导弹-目标视线角速度趋于零为基本思想,设计了一种末制导律,用于拦截高超声速目标。以脱靶量和能量消耗为约束条件,以目标无机动时有很好的性能为目的,首先设计了最优制导律;然后,基于滑模控制理论,选择合适的滑模趋近律,对所设计的最优制导律进行改进得到最优滑模制导律;用李雅普诺夫理论证明了该制导律的稳定性,分析了该制导律参数选择条件。仿真结果表明,与最优制导律相比,所设计的制导律对目标机动有较强的鲁棒性,能以直接碰撞的方式拦截高超声速目标。     

攻击主动防御飞行器的微分对策制导律

基于微分对策理论设计了躲避护卫弹的同时攻击飞行器的制导律。根据传统的性能指标推导了该场景的微分对策制导律,并且根据权重系数的取值定义了三种制导律:最优追赶制导律、逃脱-追赶制导律和复合制导律。最优追赶制导律容易被护卫弹拦截,逃脱-追赶制导律容易造成导弹和飞行器的零控脱靶量急剧增大而使得攻击失败,复合制导律很难选择合适的权重系数。针对以上不足,提出了两种改进的制导律,并对该两种制导律的适用情况进行了分析。通过非线性模型仿真,验证了这两种方法的可行性。该两种制导律目的性强,攻击导弹可以躲避护卫弹进而攻击飞行器。     

美军直接碰撞杀伤增强装置前沿技术研究

近年来,随着精确制导技术的不断发展,美国采用直接碰撞杀伤技术的动能拦截武器已被认为是防空、反导最有效的杀伤途径。目前,美国在防空反导武器系统中使用的动能拦截器大多采用纯直接碰撞杀伤的方式,并没有装载增强杀伤装置,而对带杀伤增强装置的动能拦截器的研究也一直没有取得实质性的进展,但美国并未放松对该领域的研究,其研究人员在大量进行直接碰撞技术试验和杀伤效果分析的同时,一直在开展对杀伤增强装置技术的探索。