高超声速飞行器改进阻力加速度剖面设计

1

作者 王哲浩 李田 +2 位作者 闫海冬 胡玉东 高长生 《现代防御技术》 北大核心 2024年第2期115-123,共9页

针对高超声速飞行器在滑翔段标称轨迹制导过程中的阻力加速度剖面设计问题,提出了一种改进的阻力加速度剖面设计方法。为增大飞行器滑翔段航程,改善飞行状态参数,设计了以能量倒数为自变量的二次函数形式剖面,通过改变剖面中点处阻力加... 针对高超声速飞行器在滑翔段标称轨迹制导过程中的阻力加速度剖面设计问题,提出了一种改进的阻力加速度剖面设计方法。为增大飞行器滑翔段航程,改善飞行状态参数,设计了以能量倒数为自变量的二次函数形式剖面,通过改变剖面中点处阻力加速度值的方式对剖面形状进行调整,以满足高超声速飞行器各项约束。仿真结果表明,与传统二次函数阻力加速度剖面进行对比,该阻力加速度剖面能够增加最大滑翔距离,并改善飞行状态参数,能支持飞行器完成禁飞区绕飞任务。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 标称轨迹制导 滑翔段 轨迹规划 阻力加速度剖面 过程约束

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考虑阻力加速度的再入预测-校正制导算法 被引量：17

2

作者 王涛 张洪波 +1 位作者 朱如意 汤国建 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期143-151,共9页

提出了一种基于阻力加速度的预测-校正制导方法,首先通过对阻力加速度走廊插值获取阻力加速度剖面模型,并基于该模型进行数值轨迹预测。然后根据两次预测结果近似求出阻力加速度与航程的关系,实时校正阻力加速度,消除航程偏差。同时对... 提出了一种基于阻力加速度的预测-校正制导方法,首先通过对阻力加速度走廊插值获取阻力加速度剖面模型,并基于该模型进行数值轨迹预测。然后根据两次预测结果近似求出阻力加速度与航程的关系,实时校正阻力加速度,消除航程偏差。同时对攻角进行调整,消除高度误差。横向制导通过校正倾侧角翻转时机实现。与传统的迭代预测校正制导算法相比,论文的制导算法同时校正纵向运动和横向运动,提升了飞行器的再入制导能力。每一次校正只需两次弹道预测,减少了制导的计算量。另外,采用插值的阻力加速度剖面对过程约束具有更强的处理能力。通过打靶仿真验证,论文的制导算法具有较高的制导精度和鲁棒性。 展开更多

关键词 再入 制导 预测-校正 阻力加速度 跟踪微分器

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炸弹空气阻力加速度的仿真与实现 被引量：5

3

作者 王勇亮 赵成仁 卢颖 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S1期251-252,256,共3页

文中在平方阻力定律、1950年航空炸弹阻力定律的基础上,针对领航轰炸仿真的特点,根据牛顿第二运动定律和几何学等,给出了炸弹在空中运动时空气阻力加速度的仿真算法,重点讨论了速度函数与炸弹速度和空气阻力加速度的关系、阻力系数与马... 文中在平方阻力定律、1950年航空炸弹阻力定律的基础上,针对领航轰炸仿真的特点,根据牛顿第二运动定律和几何学等,给出了炸弹在空中运动时空气阻力加速度的仿真算法,重点讨论了速度函数与炸弹速度和空气阻力加速度的关系、阻力系数与马赫数的关系。利用这个仿真算法,对某型轰炸机领航轰炸模拟器进行了软件编程和调试,实际应用表明,该算法的解算精度高、计算的弹着点准确。 展开更多

关键词 空气阻力加速度 航空炸弹 仿真算法

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基于阻力加速度指令快速解析与跟踪的中段制导方法 被引量：1

4

作者 刘刚 王征 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第2期24-32,共9页

提出一种基于阻力加速度指令快速解析与跟踪的制导方法。通过一维质点运动学解析并加权直接得到阻力加速度指令,主要靠攻角进行跟踪,实现对终端速度的控制;通过纵向比例导引生成过载指令,靠倾侧角进行跟踪,实现对终端高度的控制;倾侧角... 提出一种基于阻力加速度指令快速解析与跟踪的制导方法。通过一维质点运动学解析并加权直接得到阻力加速度指令,主要靠攻角进行跟踪,实现对终端速度的控制;通过纵向比例导引生成过载指令,靠倾侧角进行跟踪,实现对终端高度的控制;倾侧角优先用于辅助跟踪阻力加速度指令,满足给定条件后切换至高度控制。对于航迹方向角的控制通过倾侧角按反转走廊边界改变正负号实现。动压、热流、过载等约束可通过相关敏感参数设计得到满足。该方法用于准平衡滑翔段可实现对终端速度和终端高度的高精度控制。 展开更多

关键词 阻力加速度 跟踪 比例导引

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有限时间收敛的阻力加速度跟踪进入制导律

5

作者 严晗 何英姿 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第1期38-44,共7页

针对地球或火星的大气层进入过程提出一种具有有限时间收敛性质的阻力加速度跟踪鲁棒制导律.将再入动力学方程抽象为一类带有不确定性及扰动的非线性系统,并针对该类系统提出一种基于滑模控制的有限时间鲁棒控制律.将所提出的理论方法... 针对地球或火星的大气层进入过程提出一种具有有限时间收敛性质的阻力加速度跟踪鲁棒制导律.将再入动力学方程抽象为一类带有不确定性及扰动的非线性系统,并针对该类系统提出一种基于滑模控制的有限时间鲁棒控制律.将所提出的理论方法应用于阻力加速度跟踪制导律的设计中,设计可使阻力加速度在有限时间内跟踪上标称值的制导律.仿真验证方法的有效性和先进性. 展开更多

关键词 进入制导律 阻力加速度跟踪 滑模控制 有限时间稳定 蒙特卡洛仿真

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高升阻比再入飞行器阻力加速度设计及跟踪制导 被引量：3

6

作者 蔺君 黄盘兴 何英姿 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第1期16-23,36,共9页

以无量纲能力为函数,采用参数化表示的分段线性函数描述标称阻力加速度剖面.在部分近似下,得到以无量纲能量描述的再入纵向航程解析解.将热流、过载、动压约束转化为阻力加速度剖面的边界值,利用全局优化方法,得到满足给定射程的阻力加... 以无量纲能力为函数,采用参数化表示的分段线性函数描述标称阻力加速度剖面.在部分近似下,得到以无量纲能量描述的再入纵向航程解析解.将热流、过载、动压约束转化为阻力加速度剖面的边界值,利用全局优化方法,得到满足给定射程的阻力加速度剖面.通过调整目标函数阻尼因子,得到更为光滑的阻力加速度剖面,并将其作为标称阻力加速度剖面.基于反馈线性化方法,设计非线性跟踪控制器,实现对标称阻力加速度剖面的跟踪.设计航向角误差走廊,通过航向角误差调整倾侧角符号,控制飞行器横向航程.以CAV-H飞行器为例,设计数值仿真算例.仿真结果表明,最优阻力加速度剖面可满足再入约束及航程需求,跟踪控制器可快速求解制导指令,具有良好的跟踪性能. 展开更多

关键词 阻力加速度 跟踪控制 反馈线性化 标称轨迹制导 全局优化 航向角误差走廊

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基于阻力加速度倒数走廊的待飞航程解析预测方法 被引量：2

7

作者 黄汉斌 杨业 梁禄扬 《航天控制》 CSCD 北大核心 2019年第2期25-29,共5页

针对再入段待飞航程估计问题,提出了一种简单解析积分的方法。本文将飞行过程约束和平衡滑翔约束转化为阻力加速度倒数走廊约束,利用三次样条函数描述阻力加速度倒数走廊,然后根据简化航程计算公式,推导出解析积分公式,从而得到待飞航... 针对再入段待飞航程估计问题,提出了一种简单解析积分的方法。本文将飞行过程约束和平衡滑翔约束转化为阻力加速度倒数走廊约束,利用三次样条函数描述阻力加速度倒数走廊,然后根据简化航程计算公式,推导出解析积分公式,从而得到待飞航程的解析解,进而设计阻力加速度剖面。仿真结果表明,本文提出的待飞航程计算方法效率高,可以实现与龙格库塔积分相同的精度;利用本文提出的方法,可以实现阻力加速度剖面的解析设计。 展开更多

关键词 升力式再入飞行器 阻力加速度倒数 三次样条 解析预测航程

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阻力和升力加速度指令快速解析与跟踪制导 被引量：1

8

作者 刘刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期401-411,共11页

针对升力式飞行器的滑翔段制导问题,提出一种阻力和升力加速度指令在线快速解析与跟踪制导方法。通过一维质点运动学解析并加权直接得到阻力加速度指令。引入虚拟目标和伪视线角的概念,将比例导引应用于滑翔段得到升力加速度指令。利用... 针对升力式飞行器的滑翔段制导问题,提出一种阻力和升力加速度指令在线快速解析与跟踪制导方法。通过一维质点运动学解析并加权直接得到阻力加速度指令。引入虚拟目标和伪视线角的概念,将比例导引应用于滑翔段得到升力加速度指令。利用阻力加速度和攻角的单调性关系,通过改变攻角跟踪阻力加速度指令。倾侧角用于辅助跟踪阻力加速度指令,满足给定条件后切换至跟踪升力加速度指令。航迹方向角的控制通过倾侧角按反转走廊边界改变正负号实现。动压、热流、过载等约束可通过相关敏感参数的设计得到满足。所提方法不依赖参考轨迹和攻角剖面,计算量小,可实现对终端速度和终端高度的高精度控制。 展开更多

关键词 阻力加速度 升力加速度 解析 跟踪 制导

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考虑时间约束的近解析滑翔轨迹快速规划方法 被引量：2

9

作者 王培臣 闫循良 +1 位作者 南汶江 李新国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2294-2305,共12页

针对时间可控再入滑翔问题,提出一种基于阻力加速度-能量剖面的轨迹快速规划方法。该方法将滑翔轨迹规划问题分为纵向轨迹规划与侧向规划。在纵向轨迹规划部分,设计基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度剖面,并给出终端当地弹道... 针对时间可控再入滑翔问题,提出一种基于阻力加速度-能量剖面的轨迹快速规划方法。该方法将滑翔轨迹规划问题分为纵向轨迹规划与侧向规划。在纵向轨迹规划部分,设计基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度剖面,并给出终端当地弹道倾角约束的施加方法;重点推导考虑地球自转影响的时间、航程解析预测表达式,提升预测算法的快速性和精度,进而通过校正双剖面参数完成剖面设计,同时满足终端能量、航程、时间及当地弹道倾角约束。侧向规划则采用动态/静态航向角误差走廊方法,以实现禁飞区规避和终端航向调整;进一步引入考虑纵侧向运动耦合的目标航程及时间校正策略,完成考虑时间约束的3自由度滑翔轨迹生成。以美国通用飞行器CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证新方法的有效性、多任务适用性。验证结果表明:与现有时间解析预测方法相比,新的预测方法具有相当的计算效率和较高的计算精度优势;与现有基于标准剖面的方法相比,新规划方法具有较高的终端精度、计算效率以及较大的时间可调范围,亦可实现飞行能力边界的快速预示。 展开更多

关键词 滑翔轨迹规划 时间约束 阻力加速度剖面 预测校正 近解析 能力边界预示

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助推-滑翔导弹射程管理技术研究 被引量：6

10

作者 王晨曦 李新国 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期143-147,共5页

针对助推-滑翔导弹全程弹道设计问题,提出了基于能量管理的射程管理技术,采用助推段能量管理机动和滑翔段阻力加速度能量管理方法,研究并提出了具体的射程管理方案,分析了不同射程管理方案对射程的影响及其射程区间,验证了通过能量管理... 针对助推-滑翔导弹全程弹道设计问题,提出了基于能量管理的射程管理技术,采用助推段能量管理机动和滑翔段阻力加速度能量管理方法,研究并提出了具体的射程管理方案,分析了不同射程管理方案对射程的影响及其射程区间,验证了通过能量管理实现射程管理的可行性,确定了助推-滑翔导弹射程的可覆盖范围,并给出了一组特定射程下的飞行参数。研究结果表明,通过能量管理技术可实现大范围的射程调节,最小射程可到最大射程的49.3%,采用该射程管理技术可实现助推-滑翔导弹弹道快速、灵活设计,为其发射参数的装订提供了一种新的途径。 展开更多

关键词 助推-滑翔弹道 能量管理 阻力加速度 弹道设计

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基于特征模型的再入飞行器制导律设计 被引量：3

11

作者 张钊 胡军 王勇 《空间控制技术与应用》 2010年第4期12-17,30,共7页

研究了一种大升阻比的高超声速飞行器的再入制导问题.应用基于特征模型的自适应控制理论,提出了一种跟踪参考阻力加速度的制导方法,同时通过跟踪飞行方位角,来修正飞行器侧向航程.这种基于特征模型的自适应控制方法不需要通过数据拟合... 研究了一种大升阻比的高超声速飞行器的再入制导问题.应用基于特征模型的自适应控制理论,提出了一种跟踪参考阻力加速度的制导方法,同时通过跟踪飞行方位角,来修正飞行器侧向航程.这种基于特征模型的自适应控制方法不需要通过数据拟合来获得气动升力与阻力的解析表达式,克服了飞行器在再入飞行中,气动数据不断变化时造成的困难.通过跟踪飞行方位角来修正倾斜角指令,可以获得比倾斜角翻转方法更精细的对侧向航程的控制能力.六自由度仿真结果表明,文中设计的制导方法可以达到调整侧向航程的目的,但其代价是损失总航程. 展开更多

关键词 再入制导 特征模型 阻力加速度

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基于RCMAC网络的动态逆再入制导方法研究 被引量：1

12

作者 吴浩 杨业 《空间控制技术与应用》 2011年第4期49-53,共5页

针对升力式再入飞行器的制导问题,首先利用准平衡滑翔原理给出标准的阻力加速度-速度剖面,并对阻力加速度跟踪制导原理进行分析,然后利用自回归小脑模型神经网络(RCMAC)网络良好的非线性逼近能力、泛化能力和自学习能力,采用基于RCMAC... 针对升力式再入飞行器的制导问题,首先利用准平衡滑翔原理给出标准的阻力加速度-速度剖面,并对阻力加速度跟踪制导原理进行分析,然后利用自回归小脑模型神经网络(RCMAC)网络良好的非线性逼近能力、泛化能力和自学习能力,采用基于RCMAC网络的动态逆方法实现对阻力加速度的跟踪,并证明闭环系统的稳定性.三自由度仿真结果表明,该制导方式降低了动态逆方法对模型的依赖,增强了制导系统的鲁棒性. 展开更多

关键词 升力式再入飞行器 自回归小脑模型神经网络(RCMAC) 动态逆 阻力加速度跟踪 再入制导

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一种考虑禁飞圆约束的在线再入弹道规划方法 被引量：1

13

作者 王鹏 杨小龙 +1 位作者 付维贤 李强 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2016年第2期1-7,共7页

采用基于航向误差走廊的横向机动策略绕飞禁飞圆,满足过程约束的同时也使得包含速度倾角在内的其它终端状态参数满足约束条件。飞行过程中实时进行弹道更新,提高跟踪精度的同时,也使得再入飞行器初步具备了飞行过程中自主变换打击目标... 采用基于航向误差走廊的横向机动策略绕飞禁飞圆,满足过程约束的同时也使得包含速度倾角在内的其它终端状态参数满足约束条件。飞行过程中实时进行弹道更新,提高跟踪精度的同时,也使得再入飞行器初步具备了飞行过程中自主变换打击目标的能力。仿真结果表明,给出的规划方法能实时规划出满足约束的再入弹道,以较高的精度到达再入段终点的同时具有较好轨迹特性。 展开更多

关键词 再入段 阻力加速度-能量剖面 速度倾角控制 阻力加速度更新

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探月飞船初次再入段纵程的解析预测方法

14

作者 杜昕 李海阳 黄悦琛 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期65-69,共5页

探月飞船升阻比较低,为实现长纵程飞行,必须采用跳跃式再入方式。在跳跃式再入轨迹在线规划或预测制导中,如何快速准确地预测初次再入段纵程是一个非常关键的问题。针对这一问题,研究提出一种解析预测方法:利用匹配渐进展开方法得到再... 探月飞船升阻比较低,为实现长纵程飞行,必须采用跳跃式再入方式。在跳跃式再入轨迹在线规划或预测制导中,如何快速准确地预测初次再入段纵程是一个非常关键的问题。针对这一问题,研究提出一种解析预测方法:利用匹配渐进展开方法得到再入纵向运动方程的闭型近似解;将初次再入段轨迹分为三段,第一段采用高度作为积分自变量,并利用复合梯形公式得到纵程,第二段和第三段分别采用二次多项式来拟合阻力加速度-能量剖面,根据近似解结果反解出多项式系数,并将得到的阻力加速度倒数-能量函数进行积分,得到第二段和第三段的纵程;对解析预测方法的精度和计算效率进行分析,结果表明该方法计算精度较高,速度快,可用于跳跃式再入轨迹的在线规划和制导。 展开更多

关键词 跳跃式再入 解析预测 闭型近似解 阻力加速度-能量剖面

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带时间约束的双参数再入轨迹设计方法 被引量：5

15

作者 乔浩 毛瑞 +1 位作者 白凤科 杜凤怀 《弹箭与制导学报》 北大核心 2021年第3期57-61,共5页

为实现再入飞行时间可控,扩展现有再入飞行器的应用场景,提高对时间敏感目标的打击能力,以双参数牛顿迭代法为基础,提出一种改进的阻力加速度剖面设计方法,通过设置双参数校正点,能够同时对轨迹长度与总飞行时间进行设计。在给定的轨迹... 为实现再入飞行时间可控,扩展现有再入飞行器的应用场景,提高对时间敏感目标的打击能力,以双参数牛顿迭代法为基础,提出一种改进的阻力加速度剖面设计方法,通过设置双参数校正点,能够同时对轨迹长度与总飞行时间进行设计。在给定的轨迹长度与总飞行时间约束下,该方法能够快速完成参考阻力加速度剖面的迭代,生成满足各项约束的参考轨迹。通过仿真分析获得了再入总飞行时间的调节规律,为多再入飞行器的协同攻击问题提供依据。 展开更多

关键词 再入轨迹 双参数牛顿迭代法 阻力加速度剖面 再入飞行时间约束

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一种基于标准轨道法的再入制导方法 被引量：3

16

作者 王鹏 杨小龙 +1 位作者 付维贤 李强 《航天控制》 CSCD 北大核心 2015年第5期22-27,32,共7页

针对再入机动飞行器再入段弹道规划问题,通过在阻力加速度-能量剖面终端加入速度倾角控制,使得在满足过程约束的同时包含速度倾角在内的其它终端状态参数满足约束条件,通过实时弹道更新在提高命中精度的同时增强算法的适应性。在攻角给... 针对再入机动飞行器再入段弹道规划问题,通过在阻力加速度-能量剖面终端加入速度倾角控制,使得在满足过程约束的同时包含速度倾角在内的其它终端状态参数满足约束条件,通过实时弹道更新在提高命中精度的同时增强算法的适应性。在攻角给定的情况下,控制指令为倾侧角,其大小分别通过跟踪阻力加速度曲线和控制速度倾角变化率得到,符号由迭代计算的倾侧反转时刻确定。仿真结果表明,给出的规划方法在以较高的精度到达再入段终点的同时具有较好轨迹特性,能满足制导设计的实时性要求。 展开更多

关键词 再入机动飞行器 再入段 阻力加速度跟踪 速度倾角控制

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基于神经网络的再入自适应轨迹跟踪方法 被引量：1

17

作者 张广勇 杨小龙 付维贤 《航天控制》 CSCD 北大核心 2014年第1期73-78,共6页

针对升力式再入飞行器的再入制导问题,根据设计得到的参考阻力加速度剖面,对动态逆阻力加速度跟踪原理进行分析,利用单隐层神经网络良好的非线性逼近能力,采用在线神经网络对逆误差进行补偿,并考虑气动参数偏差情况下的跟踪效果进行对... 针对升力式再入飞行器的再入制导问题,根据设计得到的参考阻力加速度剖面,对动态逆阻力加速度跟踪原理进行分析,利用单隐层神经网络良好的非线性逼近能力,采用在线神经网络对逆误差进行补偿,并考虑气动参数偏差情况下的跟踪效果进行对比。针对参考阻力加速度变化剧烈而导致控制输入饱和的问题,本文引入PCH(Pseudo-control Hedging)思想,通过修正参考模型把参考信号限制在控制输入可实现的范围之内。仿真结果表明,该方法跟踪精度较高,可一定程度上缓解控制输入饱和。 展开更多

关键词 再入制导 阻力加速度 神经网络 PCH

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基于椭球近似解析法的飞行器再入轨迹优化 被引量：1

18

作者 张凯 杨小龙 钟震 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第5期8-15,共8页

针对再入机动飞行器的再入段轨迹规划问题,设计了基于速度-阻力加速度剖面的轨迹优化方法,推导了根据速度-阻力加速度曲线和速度-攻角曲线计算飞行器跟踪规划轨迹所需要的控制力、航迹倾角、飞行器高度等量的公式,给出了飞行器再入倾角... 针对再入机动飞行器的再入段轨迹规划问题,设计了基于速度-阻力加速度剖面的轨迹优化方法,推导了根据速度-阻力加速度曲线和速度-攻角曲线计算飞行器跟踪规划轨迹所需要的控制力、航迹倾角、飞行器高度等量的公式,给出了飞行器再入倾角和速度-阻力加速度曲线斜率的关系,提出了一种考虑飞行器控制能力极限的基于椭球近似解析法的飞行器再入段轨迹优化方法,通过仿真验证了所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 速度-阻力加速度曲线 再入倾角约束 轨迹优化 椭球近似解析法

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日本空间往返机HOPE的导航与控制

19

作者 刘殿文 《国际太空》 1993年第11期18-21,26,共5页

一、前言自本宇宙开发事业团为了适应2000年前后空间实验站工作的需要,正在研制空间运输系统,这是一种用H-Ⅱ火箭发射的空间往返机,可在地面实现软着陆,是一种有翼无人的回收机,被称作“H-Ⅱ火箭发射式空间往返机(HOPE: H-ⅡOrbning Pla... 一、前言自本宇宙开发事业团为了适应2000年前后空间实验站工作的需要,正在研制空间运输系统,这是一种用H-Ⅱ火箭发射的空间往返机,可在地面实现软着陆,是一种有翼无人的回收机,被称作“H-Ⅱ火箭发射式空间往返机(HOPE: H-ⅡOrbning Pla-ne)”。 HOPE于1985年前后开始研究,以空间联络飞船为标准,向将来的空间站运送物资为目标。目前的状况是正在研究机体和H-Ⅱ火箭的协调,实现一体化概念,计划在2000年前后试飞。 展开更多

关键词 HOPE 运送物资 回收机 概要介绍 阻力加速度 姿态控制 实验站 星敏感器 姿态确定 发动机点火

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