助推-滑翔飞行器弹道优化方法研究

作     者：路意 

作者单位：国防科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈磊

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：助推-滑翔飞行器 弹道优化 伪谱法 正交试验 弹道特性分析 弹道仿真 

摘      要：助推-滑翔飞行器具有射程远、机动能力强等优点,成为现代战争武器装备的重要发展方向。本文以助推-滑翔飞行器为研究对象,以飞行器弹道优化为研究目标,针对弹道优化方法、滑翔弹道特性及助推-滑翔飞行器全程弹道仿真等问题展开研究。主要研究成果如下:提出了一种高超声速滑翔弹道特性分析方法。采用理论与仿真相结合方法,基于小量假设推导了滑翔弹道的近似解,并进一步推导了弹道特征参数的近似解,分析了全程弹道特征参数的变化规律并进行了仿真分析;针对单个跳跃滑翔周期,采用极大值原理推导了最优滑翔控制率,并进一步推导了弹道特征参数比值的近似解,分析了单个跳跃周期弹道特征参数的变化规律并进行了仿真分析;根据高超声速滑翔弹道特性分析结果,给出了三个分析滑翔弹道特征参数的特征点。提出了一种滑翔段最优交班点条件分析方法。基于弹道特性分析得出的特征点,采用单因素试验轮换法和多参数正交试验法,仿真分析了不同交班点状态对特征点处弹道特征参数的影响及对滑翔弹道射程的影响,并进一步给出了滑翔段交班点需要满足的条件。基于hp-Radau伪谱法进行了助推-滑翔飞行器全程弹道优化仿真。针对美国高超声速飞行器AHW进行了模型分析和任务分析,建立了AHW全程弹道模型;阐述了助推段弹道的工程经验设计方法和基于单向姿态调整的能量管理策略;针对AHW试飞任务和射程最优弹道,采用参数化方法和hp-Radau伪谱法,以及本文给出的滑翔段最优交班点条件,进行了全程弹道优化仿真。本文采用的弹道优化方法,针对滑翔段进行的弹道特性分析,以及结合AHW进行的全程弹道仿真对高超声速滑翔飞行器的方案设计、弹道优化、弹道预报及弹道仿真研究具有一定的借鉴意义。