助推滑翔飞行器远程防御机动拦截中制导技术
发布时间：2022-04-23 18:56
高超声速飞行器由于具有较强的突防性能其必将成为未来空天安全的重大威胁。本文以高超声速助推滑翔飞行器为研究对象,探讨使用助推滑翔飞行器对其实施远程防御拦截的相关技术问题。本文的主要研究内容包括:建立了助推滑翔飞行器三自由度数学模型,对飞行器横向机动与纵向机动的飞行特点与机动能力进行了研究分析。具体分析了飞行器横向机动时转弯半径与横向距离的大小,和纵向飞行平面内采取跳跃滑翔与平衡滑翔两种飞行方式的异同点。综合分析飞行器的飞行特性,提出了远程对准、直接逼近目标飞行器的拦截策略。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。拦截发射段主要包括火箭助推段与飞行器再入大气层段,由于飞行器在空间再入飞行时属于自由飞行段,所以本文主要考虑了飞行器助推段的设计,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助推弹道。根据平衡滑翔假设,推导出飞行器状态与时间的解析方程,提出用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。结合对飞行器飞行特性的分析,提出实时观测+比例导引实时制导的拦截策略。建立比例导引制导模型,反推出实时制导所需的控制角计算公式。比较无...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 相关领域研究现状
1.2.1 高超声速飞行器研究发展现状
1.2.2 国内外反导防御系统研究发展现状
1.2.3 机动目标拦截制导技术研究现状
1.3 研究内容及章节安排
第二章 数学模型
2.1 坐标系及相互转换关系
2.1.1 坐标系定义
2.1.2 坐标系转换
2.2 飞行器的三自由度运动模型
2.2.1 发动机推力P
2.2.2 地球引力G
2.2.3 空气动力
2.2.4 离心惯性力
2.2.5 哥氏惯性力
2.2.6 动力学方程
2.3 气动模型
2.4 WGS-84 标准地球模型
2.5 小结
第三章 助推滑翔飞行器飞行特性分析
3.1 横向机动
3.1.1 转弯半径
3.1.2 横向距离
3.2 纵向机动
3.2.1 跳跃滑翔
3.2.2 平衡滑翔
3.2.3 两种飞行方式的比较
3.3 小结
第四章 拦截器发射诸元设计
4.1 发射方位角设计
4.2 助推段设计
4.2.1 助推段俯仰角设计
4.2.2 仿真算例
4.3 滑翔弹道快速预报
4.3.1 速度与时间的关系
4.3.2 高度与速度的关系
4.3.3 射程角与速度的关系
4.3.4 速度倾角与速度的关系
4.3.5 平衡滑翔假设误差
4.3.6 τ_2和T_2求解
4.3.7 仿真算例
4.4 小结
第五章 拦截器实时制导策略
5.1 三维拦截相对运动描述
5.2 比例导引制导模型
5.2.1 视线角与视线角速率
5.2.2 比例导引律
5.2.3 α和μ的求算
5.3 拦截仿真
5.3.1 纵向拦截
5.3.2 机动拦截
5.4 小结
结束语
本文的主要研究成果
进一步的工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 标准大气参数的计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空基拦截器的高超声速飞行器防御拦截[J]. 熊俊辉,唐胜景,郭杰. 现代防御技术. 2014(01)
[2]三维拦截问题的降维方法与误差分析[J]. 陈磊,黎克波,梁彦刚. 中国科学:技术科学. 2013(06)
[3]弹道导弹防御系统综述[J]. 金林. 现代雷达. 2012(12)
[4]真比例导引律的降维分析方法[J]. 黎克波,陈磊,张翼. 国防科技大学学报. 2012(03)
[5]美国弹道导弹防御C2BMC系统发展综述[J]. 张昌芳,朱启超,匡兴华. 装备学院学报. 2012(03)
[6]高超声速飞行器巡航段拦截作战需求分析[J]. 王还乡,李为民,上官强,潘文俊. 战术导弹技术. 2012(02)
[7]DARPA完成HTV-2飞行器第二次试飞[J]. 牛文,车易. 飞航导弹. 2011(09)
[8]基于高斯伪谱方法的再入飞行器预测校正制导方法研究[J]. 水尊师,周军,葛致磊. 宇航学报. 2011(06)
[9]HTV-2的来龙去脉[J]. 太空探索. 2011(03)
[10]HTV-2项目取得重大进展[J]. 李文杰,钱开耘,古雨田. 飞航导弹. 2010(09)
博士论文
[1]高超声速滑翔飞行器机动技术研究[D]. 陈小庆.国防科学技术大学 2011
[2]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]拦截高速机动目标的弹道设计与优化[D]. 戴磊.哈尔滨工程大学 2013
[2]弹道导弹的弹道设计与仿真[D]. 高洪月.哈尔滨工业大学 2010
[3]拦截弹中制导段性能研究[D]. 杨洋.国防科学技术大学 2009
本文编号：3647788
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 相关领域研究现状
1.2.1 高超声速飞行器研究发展现状
1.2.2 国内外反导防御系统研究发展现状
1.2.3 机动目标拦截制导技术研究现状
1.3 研究内容及章节安排
第二章 数学模型
2.1 坐标系及相互转换关系
2.1.1 坐标系定义
2.1.2 坐标系转换
2.2 飞行器的三自由度运动模型
2.2.1 发动机推力P
2.2.2 地球引力G
2.2.3 空气动力
2.2.4 离心惯性力
2.2.5 哥氏惯性力
2.2.6 动力学方程
2.3 气动模型
2.4 WGS-84 标准地球模型
2.5 小结
第三章 助推滑翔飞行器飞行特性分析
3.1 横向机动
3.1.1 转弯半径
3.1.2 横向距离
3.2 纵向机动
3.2.1 跳跃滑翔
3.2.2 平衡滑翔
3.2.3 两种飞行方式的比较
3.3 小结
第四章 拦截器发射诸元设计
4.1 发射方位角设计
4.2 助推段设计
4.2.1 助推段俯仰角设计
4.2.2 仿真算例
4.3 滑翔弹道快速预报
4.3.1 速度与时间的关系
4.3.2 高度与速度的关系
4.3.3 射程角与速度的关系
4.3.4 速度倾角与速度的关系
4.3.5 平衡滑翔假设误差
4.3.6 τ_2和T_2求解
4.3.7 仿真算例
4.4 小结
第五章 拦截器实时制导策略
5.1 三维拦截相对运动描述
5.2 比例导引制导模型
5.2.1 视线角与视线角速率
5.2.2 比例导引律
5.2.3 α和μ的求算
5.3 拦截仿真
5.3.1 纵向拦截
5.3.2 机动拦截
5.4 小结
结束语
本文的主要研究成果
进一步的工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 标准大气参数的计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空基拦截器的高超声速飞行器防御拦截[J]. 熊俊辉,唐胜景,郭杰. 现代防御技术. 2014(01)
[2]三维拦截问题的降维方法与误差分析[J]. 陈磊,黎克波,梁彦刚. 中国科学:技术科学. 2013(06)
[3]弹道导弹防御系统综述[J]. 金林. 现代雷达. 2012(12)
[4]真比例导引律的降维分析方法[J]. 黎克波,陈磊,张翼. 国防科技大学学报. 2012(03)
[5]美国弹道导弹防御C2BMC系统发展综述[J]. 张昌芳,朱启超,匡兴华. 装备学院学报. 2012(03)
[6]高超声速飞行器巡航段拦截作战需求分析[J]. 王还乡,李为民,上官强,潘文俊. 战术导弹技术. 2012(02)
[7]DARPA完成HTV-2飞行器第二次试飞[J]. 牛文,车易. 飞航导弹. 2011(09)
[8]基于高斯伪谱方法的再入飞行器预测校正制导方法研究[J]. 水尊师,周军,葛致磊. 宇航学报. 2011(06)
[9]HTV-2的来龙去脉[J]. 太空探索. 2011(03)
[10]HTV-2项目取得重大进展[J]. 李文杰,钱开耘,古雨田. 飞航导弹. 2010(09)
博士论文
[1]高超声速滑翔飞行器机动技术研究[D]. 陈小庆.国防科学技术大学 2011
[2]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]拦截高速机动目标的弹道设计与优化[D]. 戴磊.哈尔滨工程大学 2013
[2]弹道导弹的弹道设计与仿真[D]. 高洪月.哈尔滨工业大学 2010
[3]拦截弹中制导段性能研究[D]. 杨洋.国防科学技术大学 2009
本文编号：3647788
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