组合动力天基对地打击飞行器轨迹设计与覆盖范围分析

发布时间：2021-08-12 02:48

　　随着美国提出并实施部署“陆海空天”四位一体的全球打击计划，天基对地打击武器已经成为现阶段各国研究发展的热点。它可以用助推火箭加自身动力升空至目标轨道，在轨部署待命，当需要快速打击时，离轨进入大气层，实现对目标的快速精准打击。可见该类飞行器需要同时具备航天技术和航空技术，这对动力系统提出了更高的要求，应用最为广泛的化学火箭发动机无法利用大气层内的氧气，需要自身携带氧化剂，这使飞行器无法提高有效载荷比，同时其比冲已经接近理论极限；冲压发动机机动性差且工作区域仅限于大气层内。根据天基对地打击飞行器工作空域的特点并结合不同推进方式的特点，世界范围内将目光投向了组合循环动力技术。组合循环发动机主要有以下三种：涡轮基组合循环发动机（Turbine Based Combined Cycle，TBCC）、空气涡轮冲压发动机（Air Turbine Ramjet，ATR）与火箭基组合循环发动机（Rocket BasedCombined Cycle，RBCC）。本文针对天基对地打击飞行器的轨迹特点进行了研究。发射段采用RBCC发动机作为动力，在发射坐标系下建立了发射段动力学模型，研究了RBCC发动机轨迹设... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景、目的和意义
    1.2 天基对地打击飞行器发展概况
        1.2.1 美国 X-37B 飞行器发展概况
        1.2.2 X-51A 飞行器发展概况
        1.2.3 HTV-2 试验飞行器发展概况
        1.2.4 “快船号”航天器发展概况
    1.3 RBCC 发动机研究概况
        1.3.1 美国的研究现状和进展
        1.3.2 其它国家的研究现状和进展
        1.3.3 我国的研究现状和发展
    1.4 论文主要研究内容
第2章 动力学模型
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义
    2.3 坐标系间的变换
    2.4 发射段运动数学模型
        2.4.1 发动机推力
        2.4.2 气动力
        2.4.3 引力
        2.4.4 离心惯性加速度
        2.4.5 哥氏惯性加速度
        2.4.6 质量计算
        2.4.7 运动模型
    2.5 返回段运动数学模型
    2.6 在轨段运动数学模型
        2.6.1 二体问题的解析解和轨道根数
        2.6.2 二体问题的应用
    2.7 本章小结
第3章 发射段与在轨段轨迹设计研究
    3.1 引言
    3.2 入轨方案
    3.3 发射段程序角设计方法
        3.3.1 程序角设计原则
        3.3.2 轨迹设计方案
    3.4 发射段仿真分析
    3.5 在轨段仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 返回轨迹设计研究
    4.1 引言
    4.2 过渡段轨迹设计
    4.3 再入段轨迹设计方案
        4.3.1 固定攻角剖面方案
        4.3.2 倾侧角设计方案
    4.4 再入轨迹仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 基于随机方向搜索法的覆盖范围分析
    5.1 引言
    5.2 随机方向搜索法算法理论
        5.2.1 随机方向搜索法原理
        5.2.2 计算步骤
    5.3 覆盖范围分析理论
    5.4 覆盖范围分析轨迹优化模型
        5.4.1 性能指标
        5.4.2 优化变量
        5.4.3 约束条件
    5.5 覆盖范围仿真与分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]RBCC组合循环推进系统研究现状和进展[J]. 刘洋,何国强,刘佩进,李江,吕翔.  固体火箭技术. 2009(03)
[2]美国的X-51A高超声速发展计划[J]. 宋博,沈娟.  飞航导弹. 2009(05)
[3]RBCC和TBCC组合发动机在RLV上的应用[J]. 陈宏,何国强.  火箭推进. 2008(03)
[4]美国单级入轨火箭“三角快帆”[J]. 马宏林.  航天返回与遥感. 1995(02)
[5]HOPE轨道飞行器系统方案和飞行试验计划的新进展[J]. Hiroshi Miyaba,肖称贵.  国外导弹与航天运载器. 1992(01)



本文编号：3337424