助推—滑翔式飞行器弹道设计与制导技术研究
发布时间：2024-04-16 03:26
助推-滑翔式飞行器以其增加射程、提高突防能力的独特优势正成为当前的研究热点。本文以解决助推-滑翔式飞行器弹道优化与再入制导关键技术为目标，系统研究了全弹道基本特性、弹道优化技术、再入弹道在线生成和跟踪制导、弹道在线优化与预测制导等问题，主要研究成果如下： 基于平面再入运动模型，对助推-滑翔式飞行器的全弹道特性进行了分析。分析了平衡滑翔弹道特性，得到了高度、倾角、射程等弹道参数与升阻比、滑翔速度的关系；分析了助推-滑翔式飞行器被动段射程与主动段终点参数的关系并与弹道导弹的相关结果进行比较；根据飞行器任务进行了火箭助推方案设计，完成了主动段弹道的分析与设计。 建立了再入弹道优化问题的数学模型，阐述了Gauss伪谱方法求解最优控制问题的基本框架，并应用Gauss伪谱方法对助推-滑翔式飞行器的飞行性能进行了分析，计算了针对全弹道的最大射程弹道、针对给定再入点的飞行器目标覆盖范围、考虑禁飞区约束的最优弹道。 对再入滑翔弹道的在线生成与跟踪制导方法进行了研究，将再入制导分为纵向和侧向制导，纵向采用在线生成与跟踪制导的方式，侧向则采用方位误差走廊控制弹道。主要做了两方面的研究工作：一是提出了基于高度...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关领域的国内外研究进展
1.2.1 高超声速滑翔式飞行器的发展状况
1.2.2 弹道生成方法研究进展
1.2.3 再入制导技术研究进展
1.3 论文研究内容
第二章 助推-滑翔式飞行器弹道特性分析
2.1 再入滑翔弹道
2.1.1 简化的运动方程
2.1.2 平衡滑翔弹道解析分析
2.1.3 跳跃滑翔弹道
2.2 自由飞行段弹道
2.3 射程与主动段终点参数的关系
2.4 助推级初步设计
2.4.1 助推火箭设计依据
2.4.2 助推参数的确定
2.5 主动段弹道
2.6 小结
第三章 助推-滑翔式飞行器弹道优化
3.1 弹道优化设计模型
3.1.1 三自由度再入运动模型
3.1.2 弹道约束条件
3.1.3 性能指标
3.2 Gauss 伪谱法的基本原理
3.2.1 最优控制问题的离散
3.2.2 非线性规划问题求解
3.3 最大射程弹道优化
3.3.1 再入段弹道优化
3.3.2 主动段弹道优化
3.3.3 全弹道最大射程优化
3.4 目标覆盖范围计算
3.5 侧向规避弹道优化
3.6 小结
第四章 再入滑翔弹道在线生成与跟踪制导
4.1 再入滑翔弹道分段
4.2 H-V 飞行剖面生成与跟踪制导方法
4.2.1 H-V 飞行剖面设计
4.2.2 反馈线性化跟踪制导
4.2.3 侧向弹道控制
4.2.4 原理方案仿真
4.2.5 扰动弹道仿真
4.3 基于平衡滑翔的弹道生成与跟踪制导
4.3.1 基于平衡滑翔的弹道生成算法
4.3.2 基于 LQR 的最优跟踪制导
4.3.3 仿真验证与分析
4.4 小结
第五章 基于伪谱法的弹道在线优化与预测制导
5.1 数值预测-校正制导基本原理
5.2 伪谱法数值预测制导原理
5.2.1 基于π轨迹的反馈控制方法
5.2.2 再入制导问题与弹道在线优化
5.2.3 伪谱法优化计算的效率与精度
5.2.4 标称情况下的闭环弹道生成
5.3 制导性能分析
5.3.1 初始状态偏差
5.3.2 气动系数偏差
5.3.3 风的影响
5.4 小结
第六章 下压段弹道制导
6.1 飞行器的质心运动方程
6.2 满足落角约束的最优导引律
6.2.1 相对运动方程
6.2.2 俯仰平面内最优导引律
6.2.3 导引方程
6.3 仿真验证
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 论文的主要研究成果
7.2 论文创新点
7.3 进一步研究的建议
致谢
参考文献
攻博期间的主要工作
本文编号：3956372
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关领域的国内外研究进展
1.2.1 高超声速滑翔式飞行器的发展状况
1.2.2 弹道生成方法研究进展
1.2.3 再入制导技术研究进展
1.3 论文研究内容
第二章 助推-滑翔式飞行器弹道特性分析
2.1 再入滑翔弹道
2.1.1 简化的运动方程
2.1.2 平衡滑翔弹道解析分析
2.1.3 跳跃滑翔弹道
2.2 自由飞行段弹道
2.3 射程与主动段终点参数的关系
2.4 助推级初步设计
2.4.1 助推火箭设计依据
2.4.2 助推参数的确定
2.5 主动段弹道
2.6 小结
第三章 助推-滑翔式飞行器弹道优化
3.1 弹道优化设计模型
3.1.1 三自由度再入运动模型
3.1.2 弹道约束条件
3.1.3 性能指标
3.2 Gauss 伪谱法的基本原理
3.2.1 最优控制问题的离散
3.2.2 非线性规划问题求解
3.3 最大射程弹道优化
3.3.1 再入段弹道优化
3.3.2 主动段弹道优化
3.3.3 全弹道最大射程优化
3.4 目标覆盖范围计算
3.5 侧向规避弹道优化
3.6 小结
第四章 再入滑翔弹道在线生成与跟踪制导
4.1 再入滑翔弹道分段
4.2 H-V 飞行剖面生成与跟踪制导方法
4.2.1 H-V 飞行剖面设计
4.2.2 反馈线性化跟踪制导
4.2.3 侧向弹道控制
4.2.4 原理方案仿真
4.2.5 扰动弹道仿真
4.3 基于平衡滑翔的弹道生成与跟踪制导
4.3.1 基于平衡滑翔的弹道生成算法
4.3.2 基于 LQR 的最优跟踪制导
4.3.3 仿真验证与分析
4.4 小结
第五章 基于伪谱法的弹道在线优化与预测制导
5.1 数值预测-校正制导基本原理
5.2 伪谱法数值预测制导原理
5.2.1 基于π轨迹的反馈控制方法
5.2.2 再入制导问题与弹道在线优化
5.2.3 伪谱法优化计算的效率与精度
5.2.4 标称情况下的闭环弹道生成
5.3 制导性能分析
5.3.1 初始状态偏差
5.3.2 气动系数偏差
5.3.3 风的影响
5.4 小结
第六章 下压段弹道制导
6.1 飞行器的质心运动方程
6.2 满足落角约束的最优导引律
6.2.1 相对运动方程
6.2.2 俯仰平面内最优导引律
6.2.3 导引方程
6.3 仿真验证
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 论文的主要研究成果
7.2 论文创新点
7.3 进一步研究的建议
致谢
参考文献
攻博期间的主要工作
本文编号：3956372
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3956372.html