基于Vega Prime的弹道视景准实时仿真研究

为实现弹道视景准实时仿真,建立了导弹弹道仿真模型,使用Multigen Creator创建了导弹三维模型及地形场景模型。基于Vega Prime分析了弹道视景准实时仿真流程及其关键技术,在Windows平台下通过定制高精度多媒体定时器实现了仿真的准实时性,以内存映射文件技术实现了弹道仿真程序与视景仿真程序跨进程的数据交互。在.NET框架下选用C++调用Vega Prime API函数编程完成了弹道视景准实时仿真程序的开发,验证了该方法的可用性。通过弹道视景准实时仿真,设计人员可以直观的观察和分析导弹飞行过程和飞行姿态的变化,为弹道分析与设计提供了参考。

小型无人机快速三维航迹规划方法

针对小型无人机航迹规划中难以满足自身性能约束和实时性要求的问题,将飞行环境中的威胁分为可穿越威胁和不可穿越威胁;基于序列规划思想,采用粒子群优化算法规划基准航迹,采用改进的稀疏A*算法进行在线航迹规划。为提高在线航迹规划效率,将三维航迹规划转化为二维水平面规划和高度规划,仿真实验验证了该算法能够生成三维可行航迹,且规划时间显著减少。

反坦克导弹击顶导引律设计

针对反坦克导弹采用常规比例导引时存在严重的弹道落角不足的问题,引入弹目视线角和导弹速度矢量前置角反馈,提出了一种适用于俯冲攻击的改进比例导引律,保证了命中点处的落角要求。最后通过仿真验证其弹道特性,并分析了导弹飞行速度和参数测量误差对制导效果的影响。仿真结果表明该导引律在保证了命中精度的同时可以极大的提高击顶落角,而且具有很强的鲁棒性。

基于粒子群算法的长航时无人机翼型快速优化设计

针对长航时无人机翼型气动性能优化的需求,将CFD分析技术、PSO算法与RBF代理模型方法相结合,提出了一种长航时无人机翼型快速优化设计方法。采用正交基函数描述翼型外形,并通过求解N-S方程获得翼型气动性能。使用标准粒子群优化算法对翼型气动性能进行优化,以提高全局收敛性。考虑到CFD气动分析存在计算耗时的缺点,通过径向基函数代理模型对CFD气动分析模型进行近似,以达到提高优化效率的目的。长航时无人机翼型优化算例研究表明,所提出的快速优化方法在保证优化设计质量的前提下,可以有效地降低优化计算成本,提高优化效率,具有较高的工程实用性。

基于MPSP算法的炮弹分段气动参数辨识

针对炮弹的气动参数辨识问题,提出了一种创新的辨识方法。受到常用于带有终端约束制导律设计的MPSP(模型预测静态规划)算法启发,将其运用在炮弹的气动辨识领域。以弹体纵向平面的质心动力学模型作为辨识模型,以炮弹速度、位置等飞行外弹道数据作为模型状态量,创新地将升力系数与阻力系数视作制导律中的“控制量”,基于MPSP算法在辨识步长内进行“制导”,使得预测的终端状态量满足实际外弹道状态量“终端约束”,从而得到“控制指令”(即待辨识参数)。以某型155 mm制导炮弹为背景,使用Matlab编制辨识算法程序对给定弹道数据的升阻力系数进行了辨识。辨识结果显示:当初始气动参数存在30%误差时,辨识算法平均可在170 ms内收敛至真值附近,辨识误差在2%以内。

低速滚转末制导炮弹高原适应性改进方法研究

为解决低速滚转末制导炮弹在高原环境下的适应性问题,对低速滚转末制导炮弹在不同海拔条件下飞行特性进行研究,分析了高海拔条件的环境特性,末制导炮弹在不同海拔条件下的转速和过载变化特性,弹体增益和弹体阻尼的变化情况,提出了低速滚转末制导炮弹在高原环境下使用的改进方法,并以某低速滚转末制导炮弹为例进行了弹道仿真,验证了分析结果和改进方法的正确性,为低速滚转末制导炮弹的高原适应性设计和改进提供了参考依据。

制导炮弹膛内转速特性建模及仿真研究

针对制导炮弹炮口转速过高导致尾翼在张开过程受损的问题,对制导炮弹膛内运动过程中的受力情况与转速规律进行研究,建立了火炮零维内弹道数学仿真模型和膛内运动受力模型,分析了影响制导炮弹膛内转速的因素,为制导炮弹炮口转速设计和改进提供了参考依据。以某制导炮弹为例,对提出的改善制导炮弹膛内转速方法进行了数学仿真计算,通过飞行试验对比验证了仿真模型的正确性。

基于Open CASCADE的导弹轻量化几何参数化建模

快速生成导弹的几何模型是开展导弹总体优化设计的关键技术之一。基于轻量化的导弹几何外形参数化描述方法,结合Open CASCADE,提出了一种不依赖于商业CAD软件的导弹参数化几何建模工具包。介绍了工具包的系统框架、核心技术途径以及与传统性能分析工具(以气动分析为例)的接口形式,并完成了原型工具包的开发。最后以类硫磺石导弹为例,验证了所研究方法与工具包在导弹总体概念设计阶段的建模快速性和模型通用性。

基于飞行过载的低速旋转弹箭章动特性研究

针对低速旋转弹箭飞行过程中出现的姿态振荡问题,飞行试验中通常采用转速传感器及过载传感器进行飞行品质的测量,当出现姿态振荡时只能根据过载信号发现章动现象,而无法定量分析。文中通过对飞行过程中基于弹体系下的过载传感器信息进行频率特性分析,对姿态章动过程进行了定量解算,重构飞行章动过程,并通过弹道仿真对分析方法和分析结果进行了验证,为了解飞行状态及飞行品质提供评价依据。

末制导弹药捷联制导控制一体化技术研究

建立了制导控制一体化系统的数学模型,设计非线性扩张状态观测器对系统不确定性进行了在线估计;基于动态面滑模理论,对制导控制系统进行了一体化设计,使弹体以特定角度命中目标,同时满足捷联导引头的视场角约束;为提高系统的抗干扰能力,在控制律中对观测器估计的系统不确定性进行了动态反馈补偿;利用李雅普诺夫理论证明了算法的稳定性;最后,通过六自由度弹道仿真验证了所提算法的正确性与有效性。

捷联相控阵雷达导引头视线角速率估计技术

捷联相控阵雷达导引头直接固联于弹体,仅能为制导系统提供目标体视线角,采取传统比例导引的末制导弹药应用捷联相控阵雷达导引头时,还需结合弹体姿态信息提取视线角速率,以形成末制导指令。针对该问题,基于导引头提供的目标体视线角、弹目相对距离、相对接近速度等信息,利用自适应无迹卡尔曼滤波提出了一种捷联相控阵雷达导引头的视线角速率估计技术。仿真结果表明,所提算法对视线角速率的估计效果优于工程中常用的α-β微分滤波器,且具有更高的命中精度;基于某高性能微处理器对该算法完成了嵌入式实现,可看出其单次运行时间大于α-β微分滤波器,但在工程中仍满足实时性要求。