基于状态观测器的高超声速滑翔飞行器控制系统设计

以再入滑翔飞行器为研究对象,基于状态观测器设计了高超声速滑翔飞行器控制系统.为了满足高超声速滑翔飞行器高精度、高稳定控制的要求,针对滑翔飞行过程中可能存在的测量误差等不确定性因素,在快慢回路假设的基础上,基于轨迹线性化方法分别设计了快慢回路状态观测器,分析表明,基于轨迹线性化状态观测器-轨迹线性化控制器设计的控制闭环回...     

高超声速滑翔飞行器弹道特性分析

高超声速滑翔飞行器是当前研究热点方向之一,平衡滑翔和跳跃滑翔是两种典型的飞行模式.针对两种飞行模式展开研究,在平衡滑翔弹道分析的基础上,利用数值方法研究初始高度、速度及速度倾角偏离平衡滑翔状态时对弹道性能的影响,分析了跳跃弹道形成的原因,通过无量纲速度-高度图初步揭示了平衡滑翔和跳跃滑翔之间的联系.     

国外高超声速飞行器红外辐射特性研究现状分析

简要介绍了国外高超声速巡航导弹、高超声速助推滑翔飞行器以及高超声速飞机的发展概况,分析了高超声速飞行器红外辐射特性研究中外部连续-稀薄流场仿真和辐射特征计算两个关键技术,指出研究过程中面临气体多组分非平衡效应难题,最后,对高超声速飞行器红外辐射特性研究的发展趋势进行了展望.     

临近空间目标拦截弹弹道设计与验证

针对临近空间高超声速目标拦截弹弹道方案进行了设计和验证.首先,论述了临近空间高超声速目标拦截弹弹道设计的必要性,以临近空间飞行器高抛-再入-滑翔方案为参考设计弹道,将全弹道分为主动段和滑翔段分段建模;然后,根据主动段、滑翔段分别以射程最远、末端速度最大为性能指标,通过飞行过程分析约束条件,建立弹道优化的最优控制模型;最...     

高超声速滑翔飞行器再入拉起段弹道优化设计

针对高超声速滑翔飞行器"跳跃滑翔"飞行时再入拉起段高度跨度大、大气密度变化剧烈的恶劣环境,提出基于高斯伪谱法的高超声速滑翔飞行器再入拉起段弹道规划方法。首先建立高超声速飞行器动力学模型,确立约束条件,然后选取驻点热流最小为目标函数,并根据再入拉起段环境将弹道分成两段,采用高斯伪谱法建立连接条件并分段优化。结果表明,该方法计算速度快,拟合的弹道满足各种约束,并且控制量变化平缓,实际飞行中容易实现。     

助推滑翔飞行器远程拦截发射方位角设计

针对高超声速助推滑翔飞行器远程拦截问题,结合球面三角形,提出在临近空间远程拦截目标飞行器时拦截发射诸元的求解思路。选取经典飞行器控制程序角模型,以时间与射程为控制目标合理设计了拦截器助推段弹道,并提出用平衡滑翔假设解析方程快速预报射程从而求解飞行器的拦截发射方位角的方法。仿真结果表明,所提出的拦截发射诸元设计方法可以成功将拦截器送到目标飞行器周围。     

高超声速滑翔飞行器再入制导方法及热点问题研究综述

高超声速滑翔飞行器是一类具有重要战略价值的临近空间飞行器,其再入段制导是当前研究的重点问题之一.梳理了高超声速滑翔飞行器再入制导方法的发展历程,综述了标称轨迹制导方法、预测校正制导方法、闭环最优制导方法的原理和研究现状,并对其特点和局限进行了分析.针对再入协同制导、再入鲁棒轨迹优化、再入变体制导、再入智能制导等当前再入...     

高超声速助推飞行试验技术方案研究

以高超声速飞行器为有效载荷,进行了高超声速助推飞行试验技术方案研究,并通过分析气动力参数、设计变量参数的范围及约束条件,进行了助推弹道设计,确定了二级助推发动机设计要求,并利用调整发射俯仰角、滑行时间和配重物质量来调整助推弹道参数,将高超声速飞行器送入试验弹道．最后将计算结果与美国HyFly计划陆基发射试验的弹道实测数据进行对比分析．结果表明,设计结果与HyFly试验数据较吻合,验证了助推飞行试验技术方案的可行性与正确性．     

基于注意力机制的高超声速飞行器LSTM智能轨迹预测

临近空间高超声速飞行器具有非惯性轨迹形式和大范围、强机动的突防能力,对目标飞行轨迹的准确预测能够为反导拦截系统有效拦截提供有力技术支持。针对高超声速飞行器的滑翔式和跳跃式飞行轨迹预测问题,提出一种基于注意力机制的Seq2Seq轨迹预测模型,利用LSTM网络设计编码器和解码器,同时利用注意力机制提取的信息进行解码预测。该网络以目标轨迹的位置、速度、弹道倾角和攻角六维特征序列作为输入网络,网络输出为未来一段时间内的连续轨迹序列,利用弹道仿真模型获得的目标飞行器轨迹数据作为训练集对网络进行训练与优化。实验结果表明,该网络能够对高超声速飞行器的多种飞行轨迹进行有效的轨迹预测,预测误差小,能够为反导拦截系统提供有利参考。     

基于信杂比的高超声速飞行器红外探测谱段分析

以典型吸气巡航式和助推滑翔式两类高超声速飞行器为研究对象,采用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程和流固耦合模型计算流场分布,采用逆向蒙特卡罗方法计算高超声速飞行器本体光谱辐射特性;进一步考虑探测场景中的海面背景和临边大气背景辐射特性以及大气传输特性,基于探测信杂比分析高超声速飞行器的最优红外探测谱段。分析结果表明:在采用对地模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.1)μm、(4.2~4.4)μm、(5.2~7.8)μm 谱段;在采用临边模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(3~5)μm 谱段;在采用对地模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.2)μm、(4.2~4.6)μm、(5.4~7.5)μm 谱段;在采用临边模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.7~5.0)μm 谱段。     

美国海军潜射型中程高超声速助推滑翔导弹的背景、现状与前景

围绕美国海军在2017年10月30日首次成功完成高超声速滑翔飞行器技术验证飞行试验这一里程碑事件,对美国海军此次飞行试验的背景和现状进行了综述,分析预测了美国海军在高超声速助推滑翔导弹方向上的装备目标图像和部属情况。认为美国海军最终将研制一型射程4 000~5 000 km、仅携带常规战斗部的潜射型中程高超声速助推滑翔导弹。     

美国成功完成AHW首次试飞

2011年11月17日,美国成功发射先进高超声速武器（Adv-abced Hypersonic Weapon,AHW）,随后,该飞行器完成了约4 000 km的飞行,AHW与8月份试飞的HTV-2相似,为助推-滑翔高超声速飞行器,但HTV-2试飞失利,而AHW首飞即获成功对美国的高超声速研究和全球打击计划具有至关重要的...     

2012年美国高超声速项目进展及趋势分析

聚焦2012年美国高超声速重大事件,通过对X-51A、X-37B、HTV-2以及HIFiRE等项目进展状况的研究以及对美国决策、预算的分析,揭示美国高超声速技术发展的新动向。分析认为高超声速武器和常规快速全球打击的需求仍是美国高超声速技术发展的一大动因,未来美国有可能率先装备助推-滑翔高超声速飞行器,随后再发展吸气式动力高超声速飞行器。以此为牵引,推进技术、材料技术以及导航、制导与控制技术等同步发展,快速实现从研究到应用的跨越。     

高超声速飞行器制导控制及一体化设计方法

针对高超声速飞行器制导与姿态控制问题,从慢回路质心制导、快回路绕质心姿控、制导控制联合设计和制导控制一体化设计四个层面对高超声速飞行器制导控制方法进行了总结综述。基于当前各国高超声速飞行器的发展脉络和高超声速飞行器典型飞行特点归纳总结制导与姿态控制方法的重难点;以飞行阶段为准则分别阐述了高超声速飞行器助推段、滑翔段和俯冲段的制导策略及其内涵,结合现代控制理论剖析了已成功用于高超声速飞行器姿态控制的非线性控制过程;基于已公开的有限数目的文献,对高超声速飞行器制导控制联合设计和制导控制一体化设计方法进行了分析。最后,对高超声速飞行器制导控制一体化全集成设计的思路和趋势进行了探索总结。     

美国高超声速导弹发展现状与前景分析

按照吸气式巡航和助推滑翔两大技术路线,简要梳理了美国高超声速导弹的发展历程,系统梳理了美军各军种在研高超声速导弹的使命任务、关键性能和进展程度等情况,从投资强度、研发进度等角度预测分析了美军高超声速巡航导弹和助推滑翔导弹的发展前景。分析认为,高超声速巡航导弹和助推滑翔导弹均采用了多方案并行发展的思路,其中,助推滑翔导弹占据了当前及至少未来五年之内的绝大部分高超声速导弹科研预算;美国高超声速巡航导弹将主要朝着小型化方向发展,高超声速助推滑翔导弹将朝着全谱系方向发展,并最终会补齐洲际打击的空白。     

洲际助推-滑翔导弹弹道优化与分析

为了得到洲际助推一滑翔导弹的最优弹道,给出了弹道分段准则,分析了适合的弹道形式;建立了纵平面运动模型、推力模型、气动模型与气动热模型.针对其弹道优化问题,在考虑级间分离、跨声速区、控制、动压、法向过载、突防、弹头鼻头滞点热率与壁温等约束条件下,建立了助推段与滑翔段的多约束多阶段弹道优化模型.利用直接打靶法将此最优控制模型转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划算法进行解算.仿真给出并比较了3种情况的弹道优化结果.分析表明,助推-滑翔-弹跳弹道更适合于尖鼻头洲际助推-滑翔导弹.     

火箭增程乘波外形导弹弹道特性研究

基于椭圆锥相交流场,采用非轴对称设计方法生成了一种带火箭增程的乘波外形高超声速导弹,并在给定攻角条件下对乘波外形导弹的弹道进行了仿真.仿真结果表明:导弹的飞行轨迹为波浪形;在满足热防护的条件下,给定乘波外形和初始滑翔速度的导弹存在一个较优的初始滑翔高度;导弹自带增程火箭的点火时间越早,其飞行距离越远.     

美国陆军先进高超声速武器(AHW)第二次试飞失败

对美国陆军先进高超声速武器第二次试飞进行了跟踪与情报研究,对此次试飞的背景、计划、结果和影响进行了分析,认为此类助推-滑翔高超声速飞行器是美国常规快速打击计划的组成部分,美国仍有类似项目处于进展之中。     

基于拟平衡滑翔的再入轨迹快速规划方法

针对高超声速飞行器多约束条件下的再入轨迹规划问题,提出了一种基于拟平衡滑翔条件的三维再入轨迹快速规划方法;该方法充分利用滑翔式高超声速飞行器的再入飞行过程中的拟平衡滑翔条件,将过程约束转化为对倾侧角的约束;纵向轨迹规划采用直接规划倾侧角的方法,在倾侧角约束空间中利用内插的方法得到倾侧角剖面;侧向规划采用横程约束走廊确定倾侧角的反转时刻;最后,对该轨迹规划方法进行了算例分析,结果表明：该轨迹规划方法能够在满足各种过程约束和终端约束的情况下快速完成再入轨迹规划。     

高超声速飞行器突防制导的发展现状与未来发展方向

高超声速飞行器在军用和民用领域均具有重要的战略意义。目前,各类拦截器发展迅速,为高超声速飞行器带来了极大挑战。研究高超声速飞行器的突防制导策略与方法,有助于发挥高超声速飞行器的各项优势,确保其作战效能和战略威慑能力。总结并梳理了现有高超声速飞行器和拦截武器的发展现状,分析了高超声速飞行器突防的优势和难点,对比分析了滑翔式和吸气式高超声速飞行器的突防特点。基于此,梳理并总结了现有的突防制导方法,提出了弹性突防制导技术、多高超飞行器协同突防技术、可解释的智能突防技术三个发展方向,可为未来高超声速飞行器的突防制导技术研究提供新的思路。