高超声速滑翔飞行器滑翔段初始状态的唯一性和最优性分析

临近空间高超声速滑翔飞行器的弹道特性主要受滑翔段初始状态和飞行器控制律影响。在飞行器控制律确定的情况下,研究了滑翔段初始状态对高超声速滑翔飞行器弹道特性的影响规律。按照滑翔弹道的不同形式,在纵向平衡滑翔条件下,通过理论推导得出飞行器状态变量的解析式,结合平衡滑翔条件分析平衡滑翔弹道滑翔段初始状态的唯一性；在纵向跳跃滑翔条件下,构建弹道性能评价指标,利用群智能算法,寻找弹道性能最优时的滑翔段初始状态。利用单因素敏感性分析方法,分别对两种滑翔弹道的滑翔段初始状态进行敏感性分析,初始状态中初始速度对弹道特性的影响最大。对高超声速滑翔飞行器初始状态唯一性与最优性的分析,可为高超声速滑翔飞行器的弹道设计、弹道跟踪、轨迹预测和轨迹优化提供借鉴。     

高超声速飞行器的弹道优化评估方法

高超声速飞行器弹道优化算法的综合评估对选取最优的弹道优化算法具有重要的参考意义。根据高超声速飞行器的特性,将其弹道分解为上升段、巡航段及俯冲段三个阶段,分别给出了各阶段的性能评价指标和对各阶段性能评价指标赋权的典型方法,并结合灰色关联度分析理论提出了弹道优化算法的综合评估方法。评估实例表明,该方法能定量地对多种弹道优化方法所生成的弹道进行综合性能评估,并能对备选优化方法的优劣进行排序。     

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。     

临空高超声速飞行器目标特性分析

临空高超声速飞行器经过几十年的发展,已经从概念原理探索阶段进入到成果应用阶段,其军事潜力和作战效能日益凸显。主要以美军高超声速无人飞行器、空天飞机和高超声速巡航导弹为研究对象,从临空高超声速飞行器的运动特性、电磁特性和红外特性3个方面展开论述,同时结合典型目标进行建模仿真分析;着重探讨了目标特性对未来作战性能的影响。临空高超声速飞行器目标特性的分析研究,为新型防空体系的构建提供了参考,为未来探测跟踪拦截此类目标奠定了基础。     

反舰导弹大空域变轨的三维扩展比例导引律

为了使大空域变轨弹道的理论研究更符合反舰导弹的实际运动状态,建立了反舰导弹追踪虚拟目标的三维空间相对运动模型。同时,为了保证反舰导弹大空域变轨弹道的四段弹道平滑过渡,在导引律设计时同时考虑了脱靶量要求和末端落角要求。应用Lyapunov稳定性理论求解出满足要求的三维扩展比例导引律,对大空域变轨弹道的四段弹道设计了相应的过载控制指令,并进行了仿真研究。仿真结果表明:所提出的三维扩展比例导引律可以使反舰导弹顺利完成大空域飞行任务,而且保证了反舰导弹的所有性能指标均满足要求。     

基于扰动大气模型的动力推进高超声速飞行器弹道特性分析

在半速度坐标系建立动力推进高超声速飞行器质心动力学方程,并进行了弹道仿真,分析了初始点参数和飞行设计参数对标准弹道影响,完成了标准大气和扰动大气模型中飞行器跳跃弹道高度、过载、热流特性的对比分析.将地球扰动大气模型应用于飞行器跳跃弹道分析,讨论了不同大气模型对动力推进高超声速飞行器跳跃弹道影响.仿真结果表明,大气参数变化对高超声速飞行器跳跃弹道最低点、最大过载、最大驻点热流和总吸热量等参数影响明显, 该结论对飞行器总体、结构、动力、热防护、导航、制导与控制系统前期设计工作有一定参考价值.     

平衡滑翔高超声速飞行器弹道预测方法

针对高超声速飞行器的弹道预测问题,提出了在平衡滑翔条件下的弹道预测方法。分析了高超声速飞行器平衡滑翔时运动参数之间的关系,并求解出带有未知参量的弹道解析式,在此基础上,结合量测数据计算出高超声速飞行器的未知参量,获得了只有时间参量的弹道解析式,即实现了弹道预测。将高超声速飞行器运动微分方程组的数值积分解作为真实数据,通过仿真实验计算了弹道预测的均方根误差,验证了弹道预测的有效性。     

拦截弹中制导最优弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性;将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道;应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。仿真验证了所提方法的有效性。     

基于邻域最优控制理论的中制导弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出了在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。首先,通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性,其次,将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道,再次,应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

高超声速滑翔目标拦截弹方案设计与弹道规划北大核心

针对高超声速滑翔目标的拦截问题,分析了拦截窗口、拦截方式以及毁伤方式等拦截问题,并提出了拦截弹总体方案及弹道规划需求;开展了拦截弹总体方案设计,设计了一种两级助推的拦截弹方案,确定了推进系统、操纵系统的总体基本参数,并完成了拦截弹气动外形设计与质心定位;构建了拦截弹弹道规划的分析方法和工具,根据设计约束开展了针对HTV-2高超声速滑翔目标的拦截弹道规划研究,采用粒子群算法对弹道进行了求解。结果表明:采用空基拦截的方式可达到预期的最大拦截速度,满足拦截弹拦截滑翔武器的速度约束指标;此外开展了该拦截弹拦截概率评估,确定了针对高超声速滑翔目标可采用分层防御的方式从多个拦截站依次拦截。     

舰舰导弹武器系统作战效能评估

在规定舰舰导弹典型作战任务剖面的情况下,运用美国工业武器系统效能咨询委员会评估武器系统效能的方法,建立舰舰导弹武器系统作战效能评估数学模型,并进行了算例验证和分析。结果表明:该模型可有效评估舰舰导弹武器系统作战效能,为舰舰导弹武器系统作战效能的评估提供了有效且便于操作的方法。     

舰空导弹超视距协同反导装备体系结构设计方法

以网络化舰空导弹超视距协同反导作战装备发展需求为牵引，基于 DoDAF （ Department of Defense Architecture Framework）1?5体系结构框架，利用体系结构设计软件SA（ System Architect），对协同反导作战装备体系结构进行了初步探索性和概念性设计，提出了体系结构框架裁减、作战视图设计、系统视图设计和体系结构评估等方法，对实现整个装备体系互连、互通、互操作，以及避免重复建设具有重要指导意义。     

舰空导弹武器系统作战效能评估综述

在舰空导弹武器系统作战效能评估研究现状基础上,分析武器系统作战效能评估的关键研究方向,如作战效能评估方法及模型、作战指挥效能评估、武器系统使用可用性评估、人机系统可靠性评估、武器系统生存能力评估、任务完成程度评估、武器系统战场抢修研究等,展望了该研究领域的发展动向。     

反舰导弹末端机动方式的作战使用方法

为了研究反舰导弹各种末端机动弹道(蛇行机动、螺旋机动、摆式机动等)的控制和使用方法,首先对反舰导弹末端机动控制参数之间的关系进行深入分析,然后依据反舰导弹与水面舰艇之间的攻防对抗机理和反舰导弹作战使用限制条件,得出反舰导弹在各种约束条件下的末端机动弹道控制参数解算模型,最后以舰空弹脱靶量最大为反舰弹最优机动准则,解算反舰弹各种机动方式下的最优机动策略。     

便携式地空导弹抗击武装直升机作战效能研究

根据便携式地空导弹和武装直升机的基本性能指标,运用数学解析的方法,对某便携式地空导弹抗击武装直升机的作战效能进行了分析计算,并得出计算结果.从计算结果可以看出,作为抗击武器直升机的武器系统,某型便携式地空导弹具有较高的作战效能.同时,结合计算结果分析了影响作战效能发挥的主要因素,提出了提高便携式地空导弹抗击武装直升机作战效能的对策.     

面向装备体系作战效能评估的SEM建模与评估方法

针对装备体系作战效能评估分析需求，构建了基于SCA（ Sensor?Controller?Actuator）的装备体系作战能力评估指标体系，研究了基于SEM（ Structural Equation Modeling）的装备体系作战效能评估方法，并以某防空反导装备体系作战效能评估为例，验证了方法的合理性和有效性。该研究可为装备体系发展论证及作战效能评估提供参考。     

潜射反舰导弹作战效能的模糊综合评判

潜射反舰导弹是现代潜艇作战的重要武器,对其作战效能的评价长期以来一直采用单一指标,无法全面准确的进行评价.通过对影响潜射反舰导弹作战效能各因素的分析,建立了作战效能综合评价的指标体系.应用模糊综合评判的方法,在借鉴WSEIAC模型的基础上建立了数学模型,并给出算例与仿真.研究结果表明此方法可较好地评估潜射反舰导弹的作战效能,并为其研发及使用提供决策依据.     

多枚反舰导弹协同攻击在线目标分配

针对反舰导弹群协同打击在线目标分配问题，在多枚导弹区域覆盖攻击的基础上，建立多枚导弹在线目标分配模型，通过导弹与导弹之间的即时数据交互能力实现多弹协同攻击在线目标分配。     

舰空导弹武器系统抗击能力评估

舰空导弹武器系统抗击能力通常会随着舰空导弹单次射击而发生变化,为增强舰空导弹武器系统抗击能力评估方法的实用性,提出了一种新的舰空导弹武器系统抗击能力评估方法,进而构建了舰空导弹单次射击能力评估方法。算例证明,本文提供的方法可以有效评定单艘水面舰艇上单个舰空导弹武器系统在作战使用环境下的抗击能力。