基于IMM框架的多模型选择算法在多级运载火箭跟踪中的应用

通过研究多级运载火箭飞行全过程,搭建包括多级运载火箭仿真数据产生器、数字回波产生器、模拟目标跟踪系统、精度评估系统在内的半实物仿真平台,采用基于IMM框架的多模型选择算法进行模拟跟踪实验,得到一组匹配参数,将实测数据作为半实物仿真平台数据输入,进行算法验证。仿真结果表明,基于IMM框架的多模型选择算法具有鲁棒性高、跟踪无滞后的特征,适于工程实际应用。

多级固体运载火箭总体/弹道/轨道一体化设计与优化

针对小型多级固体运载火箭,设计了合理的飞行轨迹,并综合分析弹道设计、轨道设计和总体特性相互作用,建立了总体/弹道/轨道一体化优化设计数学模型。应用自适应模拟退火法、虎克直接搜索法、多岛遗传算法、逐次近似法和有向启发式搜索法,针对300 km LEO轨道进行了多级固体运载火箭总体/弹道/轨道一体化优化,并比较了5种算法优化结果。计算表明:所建立的一体化优化设计模型是合理的;总体参数优化结合轨迹优化最大程度地挖掘了运载火箭整体设计性能,并且优化设计效果明显,优化所得变轨消耗推进剂质量比原方案减轻了12%。该模型和软件也可推广应用到其它固体火箭的方案论证和初步设计过程中。

基于整体级概念的多级固体运载火箭设计与优化

针对多级固体运栽火箭小型化需求，采用整体级概念（ISC）进行总体方案改造和优化设计。描述了2种ISC概念的特点，以某三级常规方案固体运载火箭为基准，通过利用级间的剩余空间，完成ISC方案改造。建立了运载火箭的整体级发动机动力计算模型、气动计算模型和弹道计算模型，并结合任务指标要求，提出了运载火箭的总体参数优化模型。在相同的任务条件下，完成了常规方案和2种ISC方案的优化。结果表明，引入ISC概念可将运载火箭体积缩小15％～20％，起飞总重缩小1％-1．5％，满足了总体指标要求，达到了运载火箭小型化设计目的。

多约束条件下多级运载火箭弹道优化设计

建立了多级固体运载火箭弹道优化模型,通过对比算法特性与测试,选择基于外点罚函数法、粒子群优化(PSO)算法和Powell法的组合优化算法作为弹道优化模型的求解方法,进行了多级固体运载火箭弹道优化算例求解。结果表明,组合优化算法可得到一条较优的飞行弹道,可以提高多级固体运载火箭的运载能力,降低了发射成本。

基于hp自适应伪谱法的固体运载火箭轨迹优化

多级固体运载火箭轨迹优化是一个多阶段多约束的最优控制问题。hp自适应伪谱法融合了有限元法和全局伪谱法的思想,采用双层优化策略对细化单元数和插值基函数的阶次进行自适应调节以满足精度和快速性要求。对基于hp自适应伪谱法的多级固体运载火箭主动段轨迹优化问题进行了数值计算,结果表明该优化方法能够很好的满足过程约束和终端入轨条件,具有收敛速度快、对初值不敏感等优点,有一定的工程应用价值。

基于伪谱法的多级火箭总体/弹道一体化优化方法

为解决多约束条件下多级火箭的一体化优化问题,减少论证初期方案迭代设计的次数,综合考虑弹道、气动和动力等专业的设计约束,建立了多级火箭的总体/弹道一体化优化模型,运用伪谱法将最优化问题转化为非线性规划问题,求解得到了多级火箭的最优总体参数和最优控制变量。采用的优化方法实现了动态控制参数和静态总体参数的耦合优化设计,为方案阶段火箭总体参数的确定提供了参考。

关于弹道导弹和多级远载火箭发动机喷管产生的侧向力问题

本文在文献[1]、[2]试验研究的基础上,对喷管扩张段因非对称流动分离引起侧向力的机理和喷管扩张段带燃气舵引起侧向力的有关问题,进行了分析讨论,并对喷管侧向力的预示方法提出了建议。可供弹道导弹和多级运载火箭设计阶段,设计燃气舵和液体注入式推力向量控制的执行机构元件分析使用。