滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究
发布时间：2021-07-09 21:35
滑翔式再入飞行器具有灵活机动、远程打击和快速响应等优秀的能力,具有不可限量的军事、政治和经济价值,一直是全球瞩目的焦点和学界关注的热点,引领着世界航空航天领域的发展方向。本文围绕滑翔式飞行器的再入轨迹优化与制导问题展开学习和研究,主要完成了以下工作:本文选取滑翔式再入飞行器作为研究对象,针对再入飞行过程建立了滑翔式再入飞行器的三自由度运动模型;同时对物理量进行归一化处理,消除各个物理量之间因不同量纲带来的影响;根据过程约束和准平衡滑翔条件,设计了再入走廊,对飞行过程中的大气环境与飞行器的气动参数进行了建模和分析。采用基于多重打靶法和粒子群的再入轨迹优化算法。采用多重打靶法对再入飞行段进行参数化的转化,然后采用粒子群算法对转换后的非线性规划问题进行优化。同时引入距离量度方法平衡目标函数和约束条件之间的关系,引入非支配集方法利用非支配集合和不相关集合判定粒子的优劣。多组仿真试验在不同飞行任务需求下求解了满足多种约束且性能指标精度较高的再入轨迹,表明算法的可行性与有效性。采用基于准平衡滑翔条件补偿和罚函数的数值预测校正的再入制导算法。采用数值预测校正制导算法对再入飞行过程中的纵向平面进行制导...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
猎鹰HTV-2飞行器俄罗斯的滑翔式再入飞行器技术一直处于世界的发展前列，在20世纪后半叶先
图 1-1 猎鹰 HTV-2 飞行器俄罗斯的滑翔式再入飞行器技术一直处于世界的发展前列，在 20 世纪后施了“冷计划”、“鹰计划”和“彩虹计划”等多个飞行试验计划[6]。进入新斯为了应用美国“全球快速打击”技术，开始实施代号为 4202 项目。420于 1983 年苏联开展的“信天翁项目”，用于研制携带 YU-70 飞行器（一入飞行器）的洲际导弹。2001 年 12 月，美国退出《反弹道导弹条约》，信天翁项目，代号为4202项目，目前已经进行或者计划进行的飞行器包括U-74 等助推滑翔式飞行器[7]。
图 2-1 再入走廊再入走廊的上边界由平衡滑翔约束构成，属于软约束，再入初期允许越界；再入走廊的下边界由热流、动压和过载三个过程约束构成，属于硬约束，整个再入过程均不可越界。2.4 飞行环境建模本文研究的滑翔式再入飞行器仅依靠空气动力飞行，不具备发动机，无推进动力，所以研究轨迹优化与再入制导问题的前提是了解飞行环境，即建立大气模型。制定科学有效的标准大气模型是必要的，因为大气的温度、密度和气压等特性的垂直分布受制于地面高度、时节因素和季节因素等的影响。国际上通用的标准大气模型参数，选取中纬度地区海平面为基准，依据该地区全年的实际大气参数的统计平均值，能够粗略的反映出垂直平面内大气的温度、密度和气压等特性的分布规律。我国航空航天系统所使用的标准大气模型来自于 1976 年的美国大气标准模型USSA76,这套标准大气模型的垂直高度范围是 0~1000 km，包含了本文研究的滑翔式再入飞行器的飞行范围 0~100km。这个范围内，大气处于静平衡状态，遵循静平衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器发展综述及飞行试验测控需求[J]. 张强. 科技视界. 2018(21)
[2]一种有攻击角约束的三维有限时间导引律[J]. 张良,张泽旭,郑博. 哈尔滨工业大学学报. 2018(04)
[3]基于俯冲攻击的导弹先进制导律研究[J]. 颜飞. 电子测试. 2017(15)
[4]国外高超声速飞行器研究现状及发展趋势[J]. 姜鹏,匡宇,谢小平,张文广,彭奇峰,康宇航. 飞航导弹. 2017(07)
[5]基于粒子群优化算法的气动参数在线辨识方法[J]. 王永骥,刘莎,刘磊,卫星. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]俄罗斯助推滑翔高超声速飞行器发展[J]. 张绍芳,武坤琳,张洪娜. 飞航导弹. 2016(03)
[7]俄罗斯Yu-71高超声速助推滑翔飞行器[J]. 吕琳琳,王慧. 现代军事. 2015(11)
[8]基于粒子群算法的电帆轨迹优化设计[J]. 王昱,魏延明,李永,于洋,边炳秀. 中国空间科学技术. 2015(03)
[9]基于零控脱靶量的滑模变结构末制导律设计[J]. 许诚,罗航,韩冰. 电光与控制. 2014(06)
[10]欧洲高超声速技术发展路线研究[J]. 牛文,王自勇,叶蕾. 战术导弹技术. 2013(06)
博士论文
[1]行星际低能量转移轨道设计与优化方法研究[D]. 王帅.北京理工大学 2015
[2]直升机单台发动机失效后飞行轨迹优化研究与应用[D]. 孟万里.南京航空航天大学 2014
[3]基于改进Gauss伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与制导[D]. 孙勇.哈尔滨工业大学 2012
[4]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高超声速滑翔式飞行器概念设计综合分析[D]. 邓经枢.南京航空航天大学 2018
[2]美国高超声速飞行器发展历程研究[D]. 李益翔.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3274542
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
猎鹰HTV-2飞行器俄罗斯的滑翔式再入飞行器技术一直处于世界的发展前列，在20世纪后半叶先
图 1-1 猎鹰 HTV-2 飞行器俄罗斯的滑翔式再入飞行器技术一直处于世界的发展前列，在 20 世纪后施了“冷计划”、“鹰计划”和“彩虹计划”等多个飞行试验计划[6]。进入新斯为了应用美国“全球快速打击”技术，开始实施代号为 4202 项目。420于 1983 年苏联开展的“信天翁项目”，用于研制携带 YU-70 飞行器（一入飞行器）的洲际导弹。2001 年 12 月，美国退出《反弹道导弹条约》，信天翁项目，代号为4202项目，目前已经进行或者计划进行的飞行器包括U-74 等助推滑翔式飞行器[7]。
图 2-1 再入走廊再入走廊的上边界由平衡滑翔约束构成，属于软约束，再入初期允许越界；再入走廊的下边界由热流、动压和过载三个过程约束构成，属于硬约束，整个再入过程均不可越界。2.4 飞行环境建模本文研究的滑翔式再入飞行器仅依靠空气动力飞行，不具备发动机，无推进动力，所以研究轨迹优化与再入制导问题的前提是了解飞行环境，即建立大气模型。制定科学有效的标准大气模型是必要的，因为大气的温度、密度和气压等特性的垂直分布受制于地面高度、时节因素和季节因素等的影响。国际上通用的标准大气模型参数，选取中纬度地区海平面为基准，依据该地区全年的实际大气参数的统计平均值，能够粗略的反映出垂直平面内大气的温度、密度和气压等特性的分布规律。我国航空航天系统所使用的标准大气模型来自于 1976 年的美国大气标准模型USSA76,这套标准大气模型的垂直高度范围是 0~1000 km，包含了本文研究的滑翔式再入飞行器的飞行范围 0~100km。这个范围内，大气处于静平衡状态，遵循静平衡
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器发展综述及飞行试验测控需求[J]. 张强. 科技视界. 2018(21)
[2]一种有攻击角约束的三维有限时间导引律[J]. 张良,张泽旭,郑博. 哈尔滨工业大学学报. 2018(04)
[3]基于俯冲攻击的导弹先进制导律研究[J]. 颜飞. 电子测试. 2017(15)
[4]国外高超声速飞行器研究现状及发展趋势[J]. 姜鹏,匡宇,谢小平,张文广,彭奇峰,康宇航. 飞航导弹. 2017(07)
[5]基于粒子群优化算法的气动参数在线辨识方法[J]. 王永骥,刘莎,刘磊,卫星. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]俄罗斯助推滑翔高超声速飞行器发展[J]. 张绍芳,武坤琳,张洪娜. 飞航导弹. 2016(03)
[7]俄罗斯Yu-71高超声速助推滑翔飞行器[J]. 吕琳琳,王慧. 现代军事. 2015(11)
[8]基于粒子群算法的电帆轨迹优化设计[J]. 王昱,魏延明,李永,于洋,边炳秀. 中国空间科学技术. 2015(03)
[9]基于零控脱靶量的滑模变结构末制导律设计[J]. 许诚,罗航,韩冰. 电光与控制. 2014(06)
[10]欧洲高超声速技术发展路线研究[J]. 牛文,王自勇,叶蕾. 战术导弹技术. 2013(06)
博士论文
[1]行星际低能量转移轨道设计与优化方法研究[D]. 王帅.北京理工大学 2015
[2]直升机单台发动机失效后飞行轨迹优化研究与应用[D]. 孟万里.南京航空航天大学 2014
[3]基于改进Gauss伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与制导[D]. 孙勇.哈尔滨工业大学 2012
[4]高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D]. 雍恩米.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高超声速滑翔式飞行器概念设计综合分析[D]. 邓经枢.南京航空航天大学 2018
[2]美国高超声速飞行器发展历程研究[D]. 李益翔.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3274542
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