快速抵近弹载巡飞器设计及作战应用

针对美国正在积极推进的分布式作战,采用快速抵近的察打一体弹载巡飞器对关键目标实施快速、持续监控与侦察以及精准打击,是有效应对周边环境威胁的重要前提手段。综述巡飞器发展现状,分析弹载巡飞器作战需求。设计一型以常规导弹为运载器,巡飞器为智能侦察、打击载荷,且具备快速抵近能力的察打一体弹载巡飞器系统,并搭建系统组成框架,构设突防、侦察、攻击、干扰4种作战应用,为抵近侦察、打击提供一种可行性方案。

旋翼巡飞末敏弹动态命中误差仿真研究

针对旋翼巡飞末敏弹末制导段的命中精度受探测系统误差和姿态扰动共同影响的问题,分析了影响EFP毁伤元散布精度的动态特性,建立基于导引系统探测误差、弹体空间姿态扰动、毁伤元牵连运动偏差和系统时延的动态命中点模型,并引入末制导段的弹目交会轨迹与摆动姿态修正,从而在充分利用弹体姿态信息的情况下,利用实验飞行数据,分析各因素对弹着点的影响。仿真和分析结果表明:在一定随机干扰下,巡飞弹弹体姿态扰动和交会轨迹偏差是影响命中精度的主要因素,得出了满足打击典型装甲目标命中率的姿态角控制要求,为巡飞末敏弹的制导律和轨迹预测控制研究提供了理论依据。

基于L_(1)制导的巡飞弹航迹跟踪技术

针对巡飞弹航迹跟踪问题,基于L_(1)制导律,提出了一种巡飞弹航迹跟踪方法。首先,将航迹跟踪分为圆航迹跟踪和直线航迹跟踪,分别针对初始位置与理论航迹的几何关系,推导了不同状态下前置角的表达式;然后,提出了圆航迹和直线航迹跟踪策略,确保巡飞弹无超调的沿着理论航迹飞行;最后,通过仿真验证,提出的制导策略对圆形航迹与多边形航迹具有良好的跟踪效果,L_(1)训导律比PD控制收敛更快,稳态误差更小。

单兵巡飞弹定位精度鉴定技术研究

构建了一种由载荷能力与工作模式所决定的公路运载平台单兵巡飞弹动态定位精度鉴定系统,分析研究了精度鉴定实施过程中平台运行姿态角、测量点位置修正等关键技术对测量点定位精度的影响。实验表明,该系统能在不增加鉴定设备复杂度的基础上完成对目标的动态定位精度校核,指出了提高鉴定精度的改进方向。

不同变体方式下的巡飞导弹空气动力特性研究

变体巡飞导弹是一种很有发展潜力的新型导弹,可用于初段反导及反预警机(AWACS)作战等。为确保变体巡飞导弹满足任务所需的续航和高速突防要求,文中在参考了美国“战斧(BGM-109 Tomahawk)”巡航导弹部分参数的基础上,通过改进导弹的气动外形,设计并建立了巡飞导弹模型;在分析可能的变体方式基础上,着重从变后掠翼、折叠翼变体和伸缩翼变体3种方式进行了导弹外形设计,并利用Fluent软件仿真计算不同变体状态、不同飞行马赫数时的升阻比、升力系数和阻力系数,再用Tecplot软件对仿真结果进行后处理,从而直观分析不同变体方式的空气动力特性。通过对仿真计算数据进行综合比较,给出了3种变体方式导弹的使用建议,并提出了后续实物静力加载和风洞试验等研究内容,为变体巡飞导弹的设计与实现提供了参考依据。

巡飞弹目标定位精度分析

不同于普通弹药,巡飞弹能够在目标上空进行“巡弋飞行”,获取目标位置信息,并传送至指挥中心,用于战场态势分析及火力布局。受限于巡飞弹载机负载能力和成本要求,巡飞弹光电系统目标定位能力无法与大型无人机媲美。为提高巡飞弹目标定位精度,从巡飞弹目标定位的原理和流程出发,分析影响目标定位精度的误差源。在典型工况下,研究了卫星定位系统经度和纬度误差、惯性导航系统(INS)航向误差、测角误差和测距机测量误差等主要影响因素对目标定位精度的影响程度,可作为提升目标定位精度的设计依据。针对卫星定位系统经度和纬度误差对目标定位精度的影响结果,进行外场试验,验证上述分析结论。试验结果表明:当卫星定位系统经度和纬度精度由5 m提升至1 m时,目标定位的圆概率误差(CEP)下降约31.5%,与理论分析基本吻合。

针对时间关键目标的巡飞弹作战效能分析

利用蒙特卡罗法对时间关键目标的巡飞弹的作战效能进行了研究.对战场环境、模型参数进行分析和设定,确立随机目标特征,以浮现距离时间推进,实现了作战效能仿真,给出了效费比.该模型引入了敌方指挥官的人效因子,体现了巡飞弹对时间关键目标的作战特点和战场的动态交互性,充分展示了巡飞弹作战的特点.仿真结果表明,利用巡飞弹对付时间关键目标,具有较高的效费比和作战优越性.

巡逻攻击导弹作战仿真系统的设计与开发

为了研究巡逻攻击导弹的远程控制、数据链与精确制导武器之间配合等问题,针对巡逻攻击导弹开展了作战仿真研究,具有极其重要的意义。基于HLA建立了系统仿真结构,重点研究了数据链控制仿真、导弹系统控制仿真等核心技术问题,并在实践中运用成熟的"Creator+Vega+VC"视景仿真方法对系统进行了初步实现,满足了系统研究需要。

巡飞导弹BTT自动驾驶仪设计及仿真

对巡航飞行BTT导弹,采用侧向过载反馈的协调转弯方式进行自动驾驶仪设计。根据巡航飞行导弹的气动特点建立了BTT导弹的数学模型,并以某BTT导弹为例,分别设计了俯仰、偏航、滚转通道自动驾驶仪,对设计结果进行六自由度仿真。在仿真过程中,对各种耦合项进行检验,结果表明运动学耦合对BTT自动驾驶仪性能影响最为严重。

巡逻攻击导弹作战仿真系统研究

为了跟踪研究巡逻攻击导弹的远程控制、数据链与精确制导武器之间配合等技术问题,针对巡逻攻击导弹开展了作战仿真研究,具有极其重要的意义。基于HLA对巡逻攻击导弹作战仿真系统仿真结构进行了研究,并重点研究了数据链控制仿真、导弹系统控制仿真等核心技术问题,基于成熟的"Creator+Vega+VC"视景仿真方法进行了系统初步实现,满足了系统演示论证需要。

基于改进ADRC的巡飞弹纵向控制系统研究

针对近程巡飞弹纵向控制系统设计中存在系统模型的非线性、不确定性、耦合性等问题,引入了自抗扰控制(ADRC)方法。介绍了ADRC的结构、原理、算法实现及参数整定规则,设计具有解耦抗干扰能力的ADRC。针对扩张状态观测器线性区间宽度参数较小时出现的震颤现象和控制性能降低的问题,提出了一种改进非线性函数的方法,设计了纵向运动控制系统。在Simulink平台下进行仿真实验,仿真结果表明,提出的改进方法有效解决了震颤问题,增强了控制器性能,设计的改进自抗扰纵向巡飞控制系统具有良好的控制性能,验证了该改进方法及控制系统的合理性。

多巡飞弹协同攻击目标优化分配研究

作为多巡飞弹协同对地攻击任务的一项关键技术,任务分配是一个多维离散变量的优化求解问题。针对当前算法在优化问题求解中的求解速率与易实现性不太理想的问题,提出一种基于仿生物的群智能算法来对其进行求解。首先对多巡飞弹协同攻击问题进行分析,采用线性加权法构造分配优化模型,然后利用粒子群优化算法寻优速率快和易实现性的特点对分配优化模型进行求解,最后通过具体算例来验证模型的合理性和算法的优越性。数值仿真结果表明,粒子群优化算法可以比较容易地并且快速地寻找到优化模型的最优解,高效率地实现了多巡飞弹的协同攻击任务分配问题。

巡飞弹上引信作用延迟时间宽容度的计算方法

巡飞弹上的EFP战斗部是一种聚能定向战斗部,其毁伤元素只朝一个方向作用。巡飞弹姿态对于引战配合效率有着尤为重要的影响,这是不同于一般引战配合的。对于巡飞弹上的EFP战斗部系统来说。不仅要选择最佳起爆位置,同时也要选择最佳起爆姿态。采用延时调整的方法来满足交会过程中的弹道约束和姿态约束,使引信在适当的位置以适当的姿态起爆战斗部。通过典型攻击弹道情况下引信延时宽容度的计算,分析了两种约束条件对于延时宽容度大小的影响,为实现精确炸点控制提供了一种可行的控制策略。

巡逻攻击导弹协同侦察航路规划研究

为了充分发挥巡逻攻击导弹巡逻侦察能力,研究了巡逻攻击导弹侦察航路规划。首先,在威胁建模的基础上,基于图论思想将巡逻侦察航路规划问题转化为哈密顿圈问题;然后,提出了基于Floyd算法和改良圈算法的航迹规划算法,求取了初始航路;最后采用三次B样条对航路进行优化,得到可飞航路。仿真结果表明该方法简单实用。

陆军对地精确打击装备体系及发展研究

为提升陆军全纵深精确打击能力,规划陆军对地精确打击装备的发展,分析了陆军对地精确打击装备的发展需求,研究了陆军对地精确打击装备体系的构成。对典型国家陆军地地战术导弹、精确制导弹药、反坦克导弹等精确打击装备的现状进行了研究,分析提出了其发展趋势。在此基础上,提出了我陆军对地精确打击装备发展的几点建议和启示。

小型巡飞弹气动阻力系数自适应估计方法

为提高小型巡飞弹气动参数估计的收敛速度和稳定性,提出了一种保证预设性能的气动阻力系数自适应估计方法。根据建立的巡飞弹动力学模型,获得线性参数化速度方程。针对以往参数估计方法中估计误差收敛过程的瞬态性能无法直接设计的问题,通过将预设性能函数引入到自适应参数估计,并对气动阻力系数估计误差进行误差变换,设计出保证参数估计瞬态性能的自适应气动阻力系数估计方法。仿真结果表明,与传统自适应参数估计相比,该方法能在较短时间内实现参数估计的收敛,保证了气动参数的瞬态性能和稳态性能,证明了该方法的有效性。

低速巡飞弹非匹配干扰观测控制器设计

针对低速巡飞弹倾斜转弯控制系统的非线性、强耦合、不确定的特征,研究了一种基于干扰观测器的自适应反演控制方法。将参数摄动、外界干扰和执行机构的响应偏差分别等效进成系统的匹配干扰和非匹配干扰,并设计在有限时间内估计误差收敛的非线性干扰观测器进行估计。利用反演控制的思想,在虚拟控制量中抵消非匹配干扰,在实际控制量中抵消匹配干扰。利用李雅普诺夫理论设计自适应调节律补偿干扰观测器的估计误差,改进控制系统的瞬态性能。仿真结果表明,干扰观测器估计误差在有限时间内收敛到一定区间,系统能够有效地克服干扰的影响,快速准确地跟踪滚转角、攻角、侧滑角参考指令。

复杂路径约束下巡飞弹侧向航迹规划方法研究

提出了一种基于空天飞行器侧向制导逻辑的航迹快速规划方法。以预设航迹点和禁飞区为路径约束,基于粒子群算法设计的速度倾斜角反转策略消除了航迹点横程偏差;针对禁飞区约束,参考空天飞行器禁飞区规避策略,设计航迹偏航走廊,实现禁飞区规避。仿真结果表明设计方法能够保证航迹通过预设航迹点并规避禁飞区,验证了方法的有效性。

一种改进的巡飞弹侧向运动解耦设计

针对巡飞弹侧向平面内诸多不对称因素带来的航向通道和滚转通道强耦合这一特点,研究了巡飞弹侧向运动的耦合特性和解耦控制问题。由于传统的静态补偿器设计模型计算量大、适用性有限,为此提出了静态上三角形式补偿器的一般模型,该模型采用逆奈奎斯特阵列法,保留了巡飞弹侧向通道传递函数矩阵第二行的行优势性,然后具体针对格氏圆圆心密集区域设计补偿矩阵,使得Q(s)格氏圆不包含圆心,从而满足行对角优势性,实现了巡飞弹双通道之间的解耦,与传统的加权系数伪对角化方法设计的补偿器相比,避免了加权系数的经验选择问题,并且提高了对角优势性。仿真结果验证了静态上三角形补偿器可以降低巡飞弹偏航与倾斜通道之间的耦合作用。该模型结构简单,设计方法物理概念清晰,计算量小,易于实现,具有更好的动态过程。

巡飞弹充气式弹翼挠度研究与预测

针对飞行过程中充气式弹翼翼稍处挠度变化在线预测困难的问题,完成了充气式弹翼的地面加载试验,试验结果方差分析显示飞行速度和弹翼内压强对弹翼的挠度变化影响显著。利用Kriging方法对试验结果进行样本训练,对检测样本点的预测结果分析表明,Kriging模型预测精度与支持向量机模型相当,并优于BP人工神经网络模型;Kring模型预测用时远小于其他两种预测模型,有望应用于工程实际。