高超声速多飞行器编队协同动力学研究

发布时间：2020-11-07 17:25

　　 未来战争环境日益复杂,一体化进程快速推进,多个飞行器组成不同编队进行协同作战必将成为未来新型作战样式。本文针对“察-打-评-毁”体系化作战需求,以高超声速助推-滑翔飞行器为研究对象,以解决多飞行器轨迹协同规划与协同控制策略为目标开展研究。主要研究成果如下:第一,建立了多种约束条件下,飞行器全弹道优化模型。给出了轨迹优化所采用的控制变量、过程约束模型、优化方法以及求解策略。在优化问题模型的基础上,基于hp-自适应Radau伪谱法进行了全弹道优化仿真验证,得到了多约束条件下全弹道优化结果。同时,将分段优化得到的全弹道与本文提出的整段优化结果进行了对比研究,进一步说明了本文方法的优越性,为工程上全弹道一体化优化与设计提供了新的研究思路。第二,提出了多飞行器滑翔段轨迹在线生成与协同规划方法。首先研究了飞行器再入轨迹在线生成与跟踪制导的关键技术,基于高度-速度(H-V)剖面在线生成再入轨迹,并利用反馈线性化跟踪制导的方法,来给出弹道跟踪控制规律;其次,以时间协同为目标,设计协同规划算法生成飞行轨迹,保证多飞行器同时到达目标区域;最后进行了不同方案仿真验证。第三,设计了多飞行器下压段协同控制策略。多飞行器经过滑翔段轨迹在线生成与协同规划到达目标区域后,采用末制导协同控制策略打击目标。基于带有落角约束的最优导引律,实现攻击角度协同,设计多批次协同打击策略,最大限度提高综合作战效能。本文的工作主要集中于多约束条件下单个飞行器的全弹道优化、多飞行器轨迹协同规划与协同策略技术研究,研究的成果在一定程度上为未来多飞行器自主编队协同制导、发挥体系优势执行作战任务提供了有益的理论和技术支持。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：V448;TJ765
【部分图文】：

图 1.1 X-43 验证飞行器ch计划[12, 13]，美国空军启动了由 AFRL、DARPA 和 NASAHyTech）计划。该计划于 1999 年改名为“碳氢bon Scramjet EngineTechnology，HySET），20美空军实验室要求波音公司与普惠公司成立的 X-51[14, 15]的乘波体飞行实验平台。其最终目的都快 5 倍以上的作战武器，能够在六十分钟以内10 年 5 月 26 日实施初次飞行实验，但是实验失期目标。于 2011 年和 2012 年分别进行第二次和2013 年 5 月 1 日进行第四次飞行试验，取得圆声速飞行器技术及超然冲压发动机技术研究领术实力和深厚的技术储备。X-51A 如下图所示

图 1.1 X-43 验证飞行器ch计划[12, 13]，美国空军启动了由 AFRL、DARPA 和 NASAHyTech）计划。该计划于 1999 年改名为“碳氢燃rbon Scramjet EngineTechnology，HySET），20年美空军实验室要求波音公司与普惠公司成立的 X-51[14, 15]的乘波体飞行实验平台。其最终目的都快 5 倍以上的作战武器，能够在六十分钟以内010 年 5 月 26 日实施初次飞行实验，但是实验失期目标。于 2011 年和 2012 年分别进行第二次和2013 年 5 月 1 日进行第四次飞行试验，取得圆声速飞行器技术及超然冲压发动机技术研究领域术实力和深厚的技术储备。X-51A 如下图所示。

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文和部分性能。此后三年又相继进行两次试验，但CON 计划[17-19]常被称为“猎鹰计划”，由美空军和国防部高 2003 年推出。在该计划进展过程中，曾先后研发V-1、HTV-2[20, 21]、HTV-3），但由于验证过程中目前只有 HTV-2 继续深入研究。2010 年和 201，但两次均没有成功。HTV-2 如图 1.3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2874250