无动力空投体的空投方法研究

发布时间：2020-04-10 09:37

【摘要】：在救援救灾、部队补给等任务需求下,如何低成本快速有效地向事发地点进行空投补充物资,是我国目前面临的空投物资补给方面一大问题。针对无动力空投体,本文提出了一套快速可靠有效的空投方法来解决这一问题。在满足空投落点精度速度等空投指标要求及过程约束情况下,为了达到低成本快速空投的研究目标,本文针对无动力空投体,研究了适用不同条件下无控式和有控式的空投方法,对于解决低成本快速空投技术问题具有重要的理论和工程应用价值。本文针对无动力空投体的具体空投方法开展研究,重点完成如下几个方面的工作:(1)无动力空投体的空投方法数学描述与建模。对无动力空投体的空投问题,进行了数学描述,建立了基本飞行数学6-D运动模型。空投问题描述以及数学模型内容包括空投方法的选取,下降飞行过程中所受的各种随机干扰,下降飞行过程中所受约束条件,受外界风场与洋流影响,无动力空投体自身的气动误差等。(2)无控式空投体空投方法。针对低成本快速空投技术问题,提出了无控式空投体空投方案。通过建立模型,研究了空投体自身外型、尺寸、气动等参数对飞行轨迹和落点的敏感性问题,并且分析了外界风场、随机耦合误差等外界因素对飞行轨迹和落点的影响问题。采用神经网络算法和飞行力学算法给出载机实时在线实施空投指令方法,进行仿真测试,验证了该方法在低空空投条件下的可行性并指出其方法在高空空投中精度无法满足空投要求。(3)有控式空投体空投方法。针对高空空投及外界干扰等条件下基于无控式空投体空投方法无法准确实施空投的问题,提出有控式空投体空投方法。对空投体加装带翼型导引装置,设计基于广义比例导引的飞行导引律,通过飞行仿真,分析了该空投方法的制导算法性能,研究了风场对带翼型有控式空投体空投落点的影响,并验证了该方法在有外界干扰条件下高空空投具备良好的空投精度。(4)空投空域和空投平台。针对在不同环境下实施上述两种快速空投方法,对配套的空投空域和空投平台问题进行了研究。首先分析了在有无风场情况下的空投空域,研究了空投场景中常见环境因素,通过蚁群算法给出了空投中多目标任务规划方法,该方法通过求解近似优解可以快速给出任务路径规划。随后,提出了空投任务中单目标点多次空投方法,并通过仿真验证了该方法的可行性。通过上述任务规划方法和单目标点多次空投方法可以有效地提高快速空投效率。最终,通过空投平台整合给出了一套实时在线的快速空投方法,并通过三维飞行空投视景仿真,直观分析飞行空投过程,验证了整套方法的合理性。
【图文】：

俯仰力矩系数~迎角曲线

偏航力矩系数~迎角曲线
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V244.21;TP391.9

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本文编号：2622067