弹道导弹机动突防的拦截模型研究

中段弹道飞行是各种导弹防御系统的研究重点,动能拦截器的发展已达到精细化、精确化的程度,对弹道导弹中段突防技术提出了挑战。针对动能拦截器的拦截与弹道导弹中段机动突防问题,研究了一种新的拦截器-突防弹机动策略,在突防弹不机动情形下,分别研究拦截器拦截成功的策略以及突防弹机动情形下突防弹突防成功的策略。在拦截器和突防弹的速度矢量平面内构建攻防对抗模型,基于动力学原理和奇异摄动理论,使用两种不同的脱靶量计算公式,通过脱靶量确定拦截器和突防弹拦截成功或者突防成功。仿真结果验证了该机动模型的正确性和有效性。

导弹最优突防机动方式研究

将导弹的突防-拦截问题简化到某一平面上,基于此问题的非线性模型,确定了以突防导弹侧向机动为输入,拦截导弹脱靶量为输出的非线性状态方程。针对所研究问题的最优控制类型,构造了系统的Hamilton函数,并通过极大值原理,研究了在平面内导弹机动能力一定的情况下最优规避机动方式。对于简化后的系统线性模型,以机动方式的基波分量为输入,用伴随系统分析方法,通过拦截导弹脱靶量的稳态解,计算了最优的机动频率。

对空导弹相对可拦截区研究

对空导弹可拦截区体现了导弹-目标攻防对抗中初始位置的物理空间关系,但在不同速度下的时间域对比仍有不足。为此,首先建立了对空导弹与拦截目标的数学模型,计算其在不同速度下的可拦截区;然后整合拦截-突防仿真中每一个拦截点在每一帧的瞬时速度分量,计算相对可拦截系数并绘制相对可拦截区,解决了不同速度下同种对空导弹可拦截区物理内外边界大小不同的问题。仿真结果表明:不同速度对空导弹进行博弈对抗得到的可拦截区大小不同,但几何空间相似;其时间域可拦截区内边界近似等同;不同速度下的相对可拦截区形状与大小基本重合;用低速导弹代替高速导弹进行相关试验的效果是相同的。