滑翔制导炸弹弹道优化和发射区域计算研究

发布时间：2020-11-01 04:56

　　 提高防区外攻击能力,是未来制导炸弹发展的重要趋势。研究滑翔制导炸弹的弹道优化问题,可为后续制导控制系统设计提供依据,对提高武器系统性能,实现防区外攻击有着重要意义。发射区域计算方法的研究源于实际工程需要,只有快速、准确地计算出发射区域的范围,才能在战争中赢得主动权。论文对于滑翔制导炸弹弹道优化和发射区域计算问题进行了研究,主要内容有:1、建立了滑翔制导,炸弹的质心动力学模型,和运动学模型。为简化问题,通过合理假设,建立了简化的铅垂平面内的运动方程组,为后续弹道优化和发射区域计算研究奠定了数学基础。2、针对打击地面固定目标的不同要求,开展了滑翔制导炸弹弹道优化研究。首先,给出了多区间最优控制问题的一般描述,应用Radau伪谱法将最优控制问题转化为参数优化问题,使用序列二次规划法求解参数优化问题。然后,提出了hp自适应策略,在计算过程中可根据约束方程的误差判定精度,调整网格数目或多项式阶次,提高了Radau伪谱法的计算精度和效率。最后建立了弹道优化模型,通过仿真计算了以最短时间和最大射程为目标函数的弹道优化问题,验证了基于hp自适应Radau伪谱法的有效性;通过仿真,计算不同发射条件下滑翔制导炸弹的最大射程,给出了初始发射条件对发射区域的影响。3、为充分发挥制导炸弹的效能,减轻飞行员作战压力,研究了载机有效投放制导炸弹的发射区域计算问题。首先,给出最大最小射程与发射区域边界的转换关系,结合考虑初始发射条件对发射区域的影响,建立了发射区域的数学模型。然后,探讨了两种计算发射区域的方法,分别是多元线性回归法和ELM(极限学习机)神经网络法,通过这两种方法可以离线拟合获取参数,将获得的参数装订至火控系统便可实时计算发射区域。仿真结果验证了两种方法的实时性和精确性,证明了ELM神经网络法的求解精度更高,并且从通用性和拟合效率两个方面更适用于实际工程需要。
【学位单位】：国防科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ414;O224
【部分图文】：

若要对一个固定目标进行攻击，则制导炸弹的发射点也就不只是一点，而是一个范围，在这个范围内发射的制导炸弹，都能以要求的速度和姿态命中目标。我们将这个范围叫做发射区域，它不是位置和形状不变的固定区域，而是随着发射条件变化的复杂空间区域。发射区域越大，可以选择的发射点就越多，载机和飞行员就越安全，对于飞行员来说，承受的心理压力也就越小。在 发现即摧毁的现代战场，载机在执行作战任务时，只有快速、准确地掌握发射区域的范围，才能在战争中赢得主动权。因此，对于如何计算制导炸弹发射区域的研究，同样是有重要理论意义和实际应用价值的。1.2 国内外研究现状1.2.1 滑翔制导炸弹研究现状制导炸弹第一次装备使用是在 60 年代的越南战争期间，美军使用“宝石路Ⅰ激光制导炸弹准确高效地摧毁了清化大桥，初步显示出了制导炸弹的威力。在近半个世纪的发展过程中，各国对于制导炸弹的研究都取得了长远的进步。

曾成功试验了 JSOW 研制阶段中使用单一战斗部的 AGM-154C，由距目标最远为92.7 km、高度 4.27~12.19 km 发射，圆概率误差只有1该武器按预定航路自主飞向目标区域并以高精度攻击该目标的44/E 蝰蛇打击制导弹药是由 MBDA 的美国子公司研制的一种滑翔弹区外精确打击目标的能力，该武器已于 2010 年底列装驻扎在阿富汗2017 年，德事隆系统武器与传感器系统公司完成了 Fury 轻型滑翔制目标攻击测试，标志着 Fury 武器的研发工作已经完成。法国的空地AASM）的增程组件安在弹体尾部，可利用弹翼组件增大滑翔距离，1 年法军空袭利比亚的作战行动中战绩显著。2013 年法国采购的激光 在高空发射时射程超过 50 km ，低空发射可达15 km ，具备防区外远。德国有代表性的制导炸弹有高性能侵彻弹 HOPE，它采用新型材料比的滑翔弹翼，据称其从 10.6~12.1 km 高空发射，滑翔距离可达10的 SPICE 滑翔制导炸弹采用了 MK-84 战斗部，增加了可折叠的滑翔具备更光滑的飞行轨迹，射程可超过60 km，改进后的 SPICE 射程m 。

国防科技大学研究生院硕士学位论文石-6 （LS-6）卫星制导炸弹是由中航工业洛阳空空导弹研究院主导研制的滑翔制导炸弹，共有 50、100、250、500kg四个级别，其中 250kg和 500kg级配有可折叠的弹翼，根据报道，LS-6 的射程可达 40~60 km。FT-2、FT-6 等滑翔增程型制导炸弹采用滑翔翼的增程方式实现远距离打击，它不像普通滑翔增程炸弹只是采用简单的双飞行翼，而是使用了一种叫做 菱形背 的弹翼，最大投放距离可达90 km。2012 年第九届珠海航展上，中国兵器工业集团展览了 天罡 和 天戈 系列滑翔制导炸弹。载机在10 km高度投放，其最大射程可达80 km。2017 年第 13 届阿布扎比国际防务展展出了由中国航天科技集团研制的 700 公斤级 FT-12 火箭助推滑翔制导炸弹。因为拥有动力装置，因此在载机以600 至1000 km/h 投放时，可实现150 km 的最大射程。
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本文编号：2865046