吸气式高超声速飞行器轨迹优化研究

发布时间：2017-05-02 00:02

  本文关键词：吸气式高超声速飞行器轨迹优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高超声速飞行技术是为来航空宇航科学发展的必然趋势，在军事上的应用，更为被各个军事强国所注重。高超声速导弹在军事上能够实现快速打击，部署时间短，打击精度高，突防能力强等优点，成为新一代作战武器发展的大趋势。为了适应各种作战需求，人们对高超声速飞行器弹道优化的要求越来越高。 本文以吸气式高超声速飞行器为研究对象，对其轨迹优化问题进行研究主要研究如下： 首先，建立了吸气式高超声速飞行器的纵平面动力学与运动学模型，并结合动态链接库模型给出了秒耗量、推力、气动力、气动力矩以及马赫数的计算方法，最后还建立了基于解析数学模型的大气模型。在飞行器轨迹优化数值算法的基础上，总结出了吸气式高超声速飞行器轨迹优化的一般模型，并根据助推段、上升段、巡航段、俯冲段的不同特点建立了各飞行阶段的轨迹优化模型。 其次研究了直接打靶法理论，将吸气式高超声速飞行器轨迹优化问题转化为参数优化问题。对基于梯度的序列二次规划算法的理论实质进行了研究，给出了其梯度计算、矩阵更新、罚函数和一维搜索、Maratos效应的处理方法，并将其向应用方向转化，，用于解参数优化问题。 最后，应用前文中研究的轨迹优化算法和吸气式高超声速飞行器的数学模型以及轨迹优化模型，对吸气式高超声速飞行器不同飞行段及全弹道的轨迹进行了优化和分析，得到了相应的仿真结果和结论。
【关键词】：高超声速飞行器 轨迹优化 直接打靶 序列二次规划
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题研究的背景及意义8-11
• 1.2 高超声速飞行器发展状况11-15
• 1.2.1 X-51A 与 X-43A 飞行器12-14
• 1.2.2 FASTT 计划14-15
• 1.3 轨迹优化方法的研究状况15-17
• 1.4 本论文主要研究内容17-19
• 第2章 吸气式高超声速飞行器各飞行段轨迹优化模型19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 高超声速飞行器的动力学建模19-24
• 2.2.1 助推段动力学模型19-22
• 2.2.2 飞行器动力学建模22
• 2.2.3 大气模型22-24
• 2.3 高超声速飞行器的轨迹优化模型24-28
• 2.3.1 上升段24-26
• 2.3.2 巡航段26-27
• 2.3.3 俯冲段27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 基于 SQP 轨迹优化数值解法29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 最优控制问题的简单概述29
• 3.3 参数化过程29-33
• 3.4 二次规划问题的有效集解算方法33-41
• 3.4.1 二次规划的简单概述33-35
• 3.4.2 非线性规划问题解法分析35
• 3.4.3 有效集法35-41
• 3.5 SQP 算法41-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 各飞行段轨迹优化仿真分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 助推段弹道优化47-50
• 4.3 爬升段轨迹优化50-52
• 4.4 巡航段轨迹优化52-58
• 4.4.1 航程最远巡航飞行52-55
• 4.4.2 等高等速巡航飞行55-58
• 4.5 俯冲段轨迹优化58-61
• 4.6 全程弹道分析61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

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