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。     

高超声速飞行器发展综述

介绍了高超声速飞行器的相关概念,归纳了高超声速飞行器的飞行特性、关键技术以及应对高超声速飞行器的主要防御手段,最后分析总结了高超声速飞行器研究中存在的问题及其未来可能的发展方向和趋势。     

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。     

高超声速远程滑翔飞行器外形设计方法

结合高超声速远程滑翔飞行器在升阻比、容积率和容积等方面的性能需求,对锥导乘波构型底部基线方程的确定方法、构型顶点至基本流场顶点的距离等问题进行研究;采用面元法计算分析了各外形控制变量对飞行器性能的影响规律;总结得出高超声速远程滑翔飞行器各外形设计变量确定的先后顺序及准则.     

高超声速滑翔飞行器弹道仿真分析

针对临近空间高超声速助推滑翔飞行器弹道轨迹预测,以高超声速助推滑翔飞行器为研究对象进行了纵平面运动轨迹建模、气动参数估计及攻角模型设计.不同滑翔初始状态下的弹道仿真结果表明:滑翔初始运动高度越高,跳跃幅度越大;滑翔初始运动速度越大,滑翔时间越长.通过研究加深了对高超声速飞行器运动特性的认识,为弹道预报、轨迹规划与制导系...     

高超声速巡航飞行器防御方案探讨

近年来,高超声速技术获得快速发展,高超声速巡航飞行器即将浮出水面。针对采用吸气式冲压发动机、大飞行高度的高超声速巡航飞行器,提出三个防御方案并进行了初步分析,探讨了空基拦截器方案的关键技术,为发展临近空间高超声速飞行器防御体系或高超声速攻防对抗技术提供参考和借鉴。     

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.     

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。     

美国高超声速武器发展与防御

高超声速武器是军事和科研领域的研究热点。针对高超声速飞行器防御问题，系统分析了美国高超声速飞行器的发展历程，在对高超声速飞行器防御难点进行剖析的基础上，研究了美国对该类目标的防御能力与防御规划，最后从预警探测角度阐明了近期需要关注的几个方面和远期发展重点。分析结果表明：针对高超声速飞行器防御存在地基预警系统探测视距有限、空基预警系统全程监视能力不足、天基红外预警系统正在发展等问题，需多平台、多传感器协同运用，构建空天地一体化的全域预警探测体系进行联合探测。     

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...     

国外高超声速飞行器目标特性研究进展

随着高超声速飞行器的快速发展,对其目标特性的研究也备受关注:从进攻角度考虑,需要研究高超声速飞行器的隐身设计、进攻战术、突防措施等;而从防御角度考虑,需要具有对高超声速飞行器的探测、跟综和识别的能力。介绍了国外高超声速飞行器目标特性研究内容和技术途径,总结了再入流场、光电特性的研究及进展。     

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。     

采用激光拦截技术的高超声速武器防御系统关键技术研究

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。分析了高超声速武器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,提出了采用激光拦截技术的高超声速武器防御武器设想以及实现途径和关键技术。     

反临近空间高超声速飞行器导引头及关键技术分析

对国外典型临近空间高超声速飞行器进行了分类论述,说明了不同飞行器的军事特点.针对临近空间高超声速飞行器的防御作战问题,依据目标特性分析,提出了反临近空间高超声速飞行器导弹导引头所面临的难点,重点分析了发展这类导引头所涉及的关键技术.     

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。     

基于倾侧角反馈控制的预测校正再入制导方法

针对升力式高超声速飞行器再入滑翔制导问题,提出了一种基于倾侧角反馈控制的预测校正制导方法。该算法不依赖于传统的准平衡滑翔条件（QEGC）,能够抑制再入滑翔飞行过程中产生的周期性轨迹震荡现象。纵向制导采用落点预测与指令校正相结合的方法,通过设计倾侧角反馈控制律对飞行器的高度变化率进行实时修正;侧向制导兼顾考虑横程误差和航向角误差对制导指令的影响,设计了一种基于归一化误差走廊的倾侧角反转逻辑,实现了飞行器的侧向运动控制。CAV-H高超声速飞行器制导仿真实例表明, 该制导方法有效地抑制了再入滑翔轨迹的周期性震荡,导引飞行器完成平稳再入飞行。Monte Carlo仿真验证表明,在多种扰动和误差存在的情况下,该制导方法具有良好的鲁棒性。     

高超声速飞行器巡航段拦截作战需求分析

运用高超声速动力学和系统分析等理论和方法,分析了高超声速飞行器的主要性能特点、航路特点和拦截特点,指出其巡航段飞行时间长、航迹最平稳,巡航段拦截是最有效、最理想的拦截方式。提出巡航段拦截方法,并依此分析了传统防御系统存在的不足。最后,概括总结出高超声速飞行器巡航段拦截预警探测、指挥控制、拦截打击方面的能力需求。     

临近空间高超声速飞行器探测体系构建问题研究

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。通过分析临近空间高超声速飞行器的飞行特点和临近空间高超声速飞行器探测体系建立的难点,从地基、空基、天基三个方面阐述了临近空间飞行器探测体系建设的问题。     

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。