滑翔式高超声速飞行器再入制导技术研究

发布时间：2017-08-07 06:14

  本文关键词：滑翔式高超声速飞行器再入制导技术研究

  更多相关文章： 滑翔式高超声速飞行器 再入制导 轨迹设计 航程修正 比例导引

【摘要】：本文针对滑翔式高超声速飞行器再入过程中飞行环境恶劣、过程约束苛刻、末端制导精度要求高等特点,开展再入制导技术的研究。飞行器再入飞行过程的空域和速域范围大,根据不同飞行区域的制导需求的不同,将再入过程划分为初始下降段、滑翔段以及末端制导段。初始下降段飞行器没有控制自身轨迹的能力,采用固定的控制指令飞行,制导方案设计的重点在滑翔段和末端制导段。滑翔段采用基于再入走廊的离线轨迹设计方法。针对热流、动压、过载、平衡滑翔等多种过程约束,规划基于阻力加速度-速度和高度-速度描述的再入走廊。利用阻力加速度-速度走廊,给出了一种固定迎角剖面下的再入可达域的快速分析方法。在高度-速度走廊内,设计了满足航程要求的高度-速度剖面,并采用三维轨迹参数解算算法迭代解算对应的轨迹参数。在轨迹设计的基础上,给出了纵横向综合制导方案,跟踪标称轨迹剖面。利用滚转角跟踪高度,利用迎角补偿修正航程,通过改变滚转角的符号控制航向。末端制导段设计了基于三维比例导引的末端制导律,借鉴BTT控制的思想,利用滚转角将升力合理分配到纵向和侧向,实现了侧向和纵向制导通道的协调控制,满足了落点位置要求。为验证再入制导方案的可行性,在C语言环境下搭建六自由度仿真环境,针对不确定性情形进行了仿真验证。结果表明,所提出的再入制导方案能够满足约束要求。
【关键词】：滑翔式高超声速飞行器 再入制导 轨迹设计 航程修正 比例导引
【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】：2016
【分类号】：V448
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 注释表15-16
• 缩略词16-17
• 第一章 绪论17-26
• 1.1 滑翔式高超声速飞行器概述17-19
• 1.2 再入制导技术研究现状19-24
• 1.2.1 再入轨迹设计技术研究现状19-21
• 1.2.2 再入制导方法研究现状21-24
• 1.3 论文主要内容和章节安排24-26
• 第二章 再入制导总体方案26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 制导问题描述26-27
• 2.3 再入制导总体方案27-30
• 2.3.1 再入飞行阶段划分27-28
• 2.3.2 再入轨迹设计方案28-29
• 2.3.3 再入制导策略方案29-30
• 2.4 再入制导验证方案30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 滑翔段多约束轨迹设计技术研究33-63
• 3.1 引言33
• 3.2 滑翔段轨迹设计约束条件33-34
• 3.2.1 过程约束33-34
• 3.2.2 末端约束34
• 3.3 对象建模与特性分析34-36
• 3.3.1 质点动力学和运动学方程34-35
• 3.3.2 升阻特性分析35-36
• 3.4 标称迎角剖面规划36-37
• 3.5 再入走廊规划37-44
• 3.5.1 再入走廊的数学描述37-39
• 3.5.2 再入走廊的规划结果分析39-40
• 3.5.3 不确定性对再入走廊的影响40-44
• 3.6 三维轨迹参数解算算法44-46
• 3.6.1 基于速度的质点动力学和运动学方程44
• 3.6.2 轨迹参数解算算法的实现44-46
• 3.7 飞行器再入可达域分析46-50
• 3.7.1 不同航程对应的阻力加速度剖面的计算46-47
• 3.7.2 横程最优的倾侧角反向策略47-48
• 3.7.3 再入可达域的生成48-50
• 3.8 滑翔段三维再入轨迹设计50-55
• 3.8.1 滑翔段初始状态点的确定50-52
• 3.8.2 纵向标称轨迹设计52-55
• 3.8.3 侧向轨迹设计55
• 3.9 标称轨迹参数敏感性分析55-62
• 3.9.1 标称轨迹设计结果55-57
• 3.9.2 大气密度不确定性对轨迹的影响57-59
• 3.9.3 升阻系数偏差对轨迹的影响59-60
• 3.9.4 迎角偏差对轨迹的影响60-62
• 3.10 本章小结62-63
• 第四章 滑翔段纵横向综合制导技术研究63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 滑翔段纵横向综合制导策略63-64
• 4.3 高度跟踪制导方案64-66
• 4.3.1 机理分析64-65
• 4.3.2 高度制导律65-66
• 4.4 航程修正方案66-70
• 4.4.1 航程误差的来源分析66-67
• 4.4.2 基于迎角补偿的航程修正方案67-68
• 4.4.3 航程修正方案仿真验证68-70
• 4.5 侧向制导方案70-71
• 4.6 滑翔段制导策略仿真验证71-79
• 4.6.1 标称状态仿真分析72-74
• 4.6.2 不确定性仿真分析74-79
• 4.7 本章小结79-80
• 第五章 末端制导段高精度制导技术研究80-95
• 5.1 引言80
• 5.2 末端制导需求分析80-81
• 5.3 末端制导方案81-82
• 5.4 末端制导数学模型82-83
• 5.5 比例导引制导规律83-85
• 5.6 制导指令生成85-86
• 5.7 导引系数设计86
• 5.8 再入飞行全程制导策略仿真验证86-94
• 5.8.1 标称状态仿真87-89
• 5.8.2 不确定性仿真验证89-94
• 5.9 本章小结94-95
• 第六章 总结与展望95-97
• 6.1 本文的主要研究工作95-96
• 6.2 后续研究工作96-97
• 参考文献97-102
• 致谢102-103
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 战培国;;美国陆军先进高超声速武器气动问题分析[J];航空科学技术;2015年01期

2 韩洪涛;王友利;;2013年国外高超声速技术发展回顾[J];中国航天;2014年03期

3 汪雷;刘欣;杨涛;张梦樱;;高超声速滑翔式飞行器目标覆盖范围的计算方法[J];弹道学报;2014年01期

4 乔清青;陈万春;;高超声速导弹近最优中制导律[J];飞行力学;2014年01期

5 张旭;雷虎民;曾华;肖增博;叶继坤;;带落角约束的自适应比例制导律[J];固体火箭技术;2011年06期

6 解永锋;唐硕;;亚轨道飞行器再入可达域快速计算方法[J];飞行力学;2011年04期

7 吴浩;杨业;;基于RCMAC网络的动态逆再入制导方法研究[J];空间控制技术与应用;2011年04期

8 水尊师;周军;葛致磊;;基于高斯伪谱方法的再入飞行器预测校正制导方法研究[J];宇航学报;2011年06期

9 沈林成;彭双春;牛轶峰;孙未蒙;潘亮;;BTT导弹制导律研究综述[J];国防科技大学学报;2011年02期

10 李惠峰;李昭莹;;高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J];宇航学报;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈小庆;高超声速滑翔飞行器机动技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 俞斌;重复使用运载器初期再入段制导技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 樊雅卓;重复使用运载器初期再入段制导技术研究[D];南京航空航天大学;2013年

3 郭正勇;BTT滑翔增程制导炸弹制导控制系统的设计与仿真[D];南京理工大学;2010年

，

本文编号：633163