动力滑翔高超飞行器轨迹设计与射程优化

发布时间：2022-12-05 02:10

　　远距离、高精度、快速打击一直是远程打击武器所追求的目标。在其发展历程中，弹道导弹作为第一代远程打击武器无疑在远程打击武器史上写下了浓重的一笔。然而，随着现代战争中作战目的的不断变化、作战任务要求的不断提高，高超声速飞行器已逐渐代替传统弹道导弹成为新一代远程打击武器。 对于高超声速飞行器而言，合理的轨迹设计是其完成作战任务要求的前提。本文以RBCC（Rocket Based Combined Cycle）动力高超声速飞行器为对象，对其飞行方案、轨迹设计以及射程优化等方面进行研究，具体内容包括： 首先，将RBCC发动机用于高超声速飞行器增程，提出其助推-有动力滑翔飞行方案，并给出相应的飞行时序。之后，以飞行时序为基础划分飞行器飞行阶段，进而建立各飞行阶段数学模型，并总结其在各飞行阶段的轨迹设计方法。 其次，针对RBCC发动机推力、比冲不确定（即发动机工作状态和飞行器飞行状态相互影响）的特点，以RBCC发动机试验数据为基础，通过理论推导获得高超声速飞行器攻角指令，进而提出一种保持RBCC发动机在较高工作性能范围内工作的轨迹设计方法。 然后，以本文提出的RBCC动力高超... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 典型高超声速飞行器飞行轨迹研究现状
    1.3 RBCC 动力飞行器轨迹设计研究现状
    1.4 飞行器轨迹优化理论研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 高超声速飞行器数学模型
    2.1 引言
    2.2 飞行方案与飞行时序
    2.3 飞行器数学模型
        2.3.1 相关坐标系定义
        2.3.2 模型基本假设
        2.3.3 发射点至轨迹顶点动力学模型
        2.3.4 轨迹顶点至落地点动力学模型
    2.4 大气模型与补充方程
        2.4.1 大气模型
        2.4.2 无量纲处理
        2.4.3 射程计算公式
    2.5 本章小结
第3章 高超声速飞行器轨迹设计
    3.1 引言
    3.2 轨迹设计约束
    3.3 助推段轨迹设计
        3.3.1 一级助推段轨迹设计
        3.3.2 二级助推段轨迹设计
    3.4 滑翔段一段轨迹设计
    3.5 无动力滑翔段轨迹设计
    3.6 RBCC 爬升段轨迹设计
        3.6.1 RBCC 动力飞行器轨迹设计方法简述
        3.6.2 RBCC 爬升段轨迹设计方法
        3.6.3 RBCC 爬升段轨迹设计
    3.7 下压段轨迹设计
    3.8 本章小结
第4章 分段与全轨迹射程优化设计
    4.1 引言
    4.2 飞行器轨迹优化方法
        4.2.1 最优控制问题
        4.2.2 直接打靶法及 SQP 算法
        4.2.3 hp 自适应 Guass 伪谱法
    4.3 分段射程优化模型
        4.3.1 助推段及滑翔一段优化模型
        4.3.2 无动力滑翔段优化模型 1
        4.3.3 无动力滑翔段优化模型 2
        4.3.4 RBCC 爬升段优化模型
        4.3.5 下压段优化模型
    4.4 全程射程优化模型
    4.5 本章小结
第5章 轨迹仿真与射程优化仿真
    5.1 引言
    5.2 轨迹设计结果
        5.2.1 高超声速飞行器总体参数
        5.2.2 发射点至轨迹顶点仿真结果
        5.2.3 轨迹顶点至下压点仿真结果
        5.2.4 下压段轨迹仿真结果
        5.2.5 全轨迹仿真结果分析
    5.3 分段射程优化结果
        5.3.1 分段射程优化结果
        5.3.2 分段射程优化结果分析
    5.4 全轨迹射程优化结果
        5.4.1 全轨迹射程优化结果
        5.4.2 全轨迹射程优化结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]再入飞行器滚动时域轨迹混沌优化设计[J]. 孙明玮,焦纲领,陈增强.  宇航学报. 2012(12)
[2]两级入轨RBCC等动压助推弹道设计与推进剂流量分析[J]. 薛瑞,胡春波,吕翔,秦飞.  固体火箭技术. 2013(02)
[3]高超声速飞行器发展综述[J]. 马丽,杨建军,张维刚.  飞航导弹. 2012(06)
[4]RBCC可重复使用运载器上升段轨迹优化设计[J]. 龚春林,韩璐.  固体火箭技术. 2012(03)
[5]对某吸气式高超声速导弹的航程优化与分析[J]. 李响,柳长安,王泽江,张后军.  兵工学报. 2012(03)
[6]飞行器轨迹优化方法综述[J]. 陈功,傅瑜,郭继峰.  飞行力学. 2011(04)
[7]高超声速滑翔飞行器弹道特性分析[J]. 陈小庆,侯中喜,刘建霞.  导弹与航天运载技术. 2011(02)
[8]高超声速滑翔-巡航飞行器方案弹道设计[J]. 徐明亮,刘鲁华,汤国建,谢愈.  飞行力学. 2010(05)
[9]HTV-2项目取得重大进展[J]. 李文杰,钱开耘,古雨田.  飞航导弹. 2010(09)
[10]高超声速临近空间飞行器跳跃飞行轨迹优化[J]. 赵钧,孟令赛.  战术导弹技术. 2010(05)

博士论文
[1]升力式天地往返飞行器自主制导方法研究[D]. 傅瑜.哈尔滨工业大学 2012
[2]可重复使用运载器上升段及应急返回段轨迹设计技术研究[D]. 张军.南京航空航天大学 2011

硕士论文
[1]亚轨道飞行器飞行方案研究[D]. 马超.哈尔滨工业大学 2007
[2]高超声速巡航飞行器弹道优化[D]. 陈金球.西北工业大学 2007
[3]火箭基组合循环（RBCC）发动机性能分析模型研究[D]. 吕翔.西北工业大学 2005



本文编号：3709454