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高超声速助推-滑翔式飞行器中段弹道轨迹分析 被引量:2
1
作者 徐申达 吴京 王雪莹 《航天电子对抗》 2015年第2期11-14,19,共5页
提出了一种高超声速助推-滑翔式飞行器中段弹道轨迹设计方法,并对弹道特性进行了仿真。首先介绍了高超声速助推-滑翔式飞行器的概念和它的基本弹道轨迹,分析了传统轨迹设计中的不足。然后提出了一种机动程序和发动机短暂点火相结合控制... 提出了一种高超声速助推-滑翔式飞行器中段弹道轨迹设计方法,并对弹道特性进行了仿真。首先介绍了高超声速助推-滑翔式飞行器的概念和它的基本弹道轨迹,分析了传统轨迹设计中的不足。然后提出了一种机动程序和发动机短暂点火相结合控制跃起,综合考虑实时精确的空气动力、地球引力以实现跳跃式飞行的弹道轨迹设计方法,并在机动控制程序不变时对点火次数、点火高度和推力大小进行了弹道仿真分析。仿真结果显示了该方法的可行性、整体设计上的优势以及在增大射程、提高突防能力上的性能优势。 展开更多
关键词 高超声速助推-滑翔式飞行器 弹道轨迹 机动控制程序 弹道仿真
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吸气式高超声速飞行器巡航段突防弹道规划 被引量:17
2
作者 郭行 符文星 +2 位作者 付斌 陈康 闫杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期287-295,共9页
针对吸气式高超声速飞行器巡航段面临的终端碰撞角约束中制导策略,在合理假设的基础上,建立了巡航段攻防对抗数学模型,然后以特定的双方终端弹道角偏差为约束,并出于突防效率考虑以终端横纵向位置偏差最大和控制能量最小为性能指标,基... 针对吸气式高超声速飞行器巡航段面临的终端碰撞角约束中制导策略,在合理假设的基础上,建立了巡航段攻防对抗数学模型,然后以特定的双方终端弹道角偏差为约束,并出于突防效率考虑以终端横纵向位置偏差最大和控制能量最小为性能指标,基于优化模型预测静态规划算法,在满足控制输入饱和限制情况下得出了飞行器的突防弹道,并且优化算法通过对控制输入和期望终端状态偏差权重矩阵的自适应调整,不仅可以保证在飞行器控制输入饱和限制情况下的收敛速度,而且有效增强了不同初始设置和约束情况下的收敛鲁棒性。 展开更多
关键词 吸气式高超声速飞行器 巡航段突防 攻防对抗 优化模型预测静态规划
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一体化高超声速飞行器气动-推进性能评估 被引量:12
3
作者 贺元元 倪鸿礼 乐嘉陵 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期63-67,共5页
吸气式高超声速飞行器的一个重要特点就是机体和推进系统的高度一体化设计。在这类高超声速飞行器的发展中,机体-推进系统内外流场相互干扰的评估以及飞行器气动-推进性能的研究是非常重要的。文中阐述了CFD和风洞试验结合评估一体化飞... 吸气式高超声速飞行器的一个重要特点就是机体和推进系统的高度一体化设计。在这类高超声速飞行器的发展中,机体-推进系统内外流场相互干扰的评估以及飞行器气动-推进性能的研究是非常重要的。文中阐述了CFD和风洞试验结合评估一体化飞行器气动-推进性能的近似方法,涉及一体化飞行器进气道和发动机的三个工作状态:进气道关闭、进气道打开发动机不工作以及进气道打开发动机工作。针对进气道关闭的工作状态,大量气动数据可由试验获得。但是,受模型尺寸和设备的限制,试验模拟进气道打开发动机不工作特别是进气道打开发动机工作的飞行状态是非常困难的。因此,首先根据进气道关闭和进气道打开发动机不工作两种情况下风洞试验数据与CFD计算结果的对比得到计算误差,在此基础上,结合内外流数值模拟,预测不同进气道和发动机工作状态下一体化飞行器的气动-推进性能。 展开更多
关键词 一体化高超声速飞行器 气动-推进性能 CFD 试验数据 计算误差
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临近空间高超声速巡航飞行器红外特征 被引量:5
4
作者 石安华 李海燕 +1 位作者 石卫波 梁世昌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期796-803,共8页
针对现有天基红外预警卫星对临近空间高超声速巡航飞行器的可探测性分析和未来天基红外预警卫星规划建设对临近空间高超声速巡航飞行器的光学特征数据需求,采用高超声速空气动力学、燃烧学、传热学、气体辐射理论等相结合的计算分析方法... 针对现有天基红外预警卫星对临近空间高超声速巡航飞行器的可探测性分析和未来天基红外预警卫星规划建设对临近空间高超声速巡航飞行器的光学特征数据需求,采用高超声速空气动力学、燃烧学、传热学、气体辐射理论等相结合的计算分析方法,研究类X-51A高超声速巡航飞行器在典型飞行状态下的流场参数、本体温度、红外辐射光谱及红外辐射亮度和红外辐射强度。结果表明:类X-51A高超声速巡航飞行器辐射特征受飞行时间及弹道影响,本体红外辐射受气动加热影响明显,以航空煤油为燃料的飞行器喷焰红外辐射以CO_(2)、H_(2)O、CO的1.52 μm、2.68 μm、4.39 μm辐射带特征最为显著;在包含CO_(2)、H_(2)O、CO分子强特征辐射谱的窄带总辐射中,喷焰辐射是主要贡献,而在非喷焰特征辐射谱带内的总辐射中,飞行器本体辐射占主导。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 喷焰 红外辐射光谱 红外辐射强度
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高超声速巡航飞行器机体/推进系统一体化设计参数灵敏度分析 被引量:6
5
作者 罗世彬 罗文彩 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期10-14,共5页
建立了高超声速巡航飞行器机身/推进系统一体化设计模型,对高超声速巡航飞行器机体/推进系统设计参数对性能的影响进行了分析,提出了一种新的设计参数灵敏度分析方法和设计参数取值域界定方法,确定了各设计参数的影响等级并对设计参数... 建立了高超声速巡航飞行器机身/推进系统一体化设计模型,对高超声速巡航飞行器机体/推进系统设计参数对性能的影响进行了分析,提出了一种新的设计参数灵敏度分析方法和设计参数取值域界定方法,确定了各设计参数的影响等级并对设计参数取值域进行了划分。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 一体化设计 超燃冲压发动机 参数分析 灵敏度分析
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凹腔布局对高超声速飞行器气动-推进性能影响 被引量:4
6
作者 黄伟 柳军 +1 位作者 罗世彬 王振国 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期138-141,175,共5页
采用二维耦合隐式N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高超声速飞行器在发动机通流状态下的内外流场进行了数值仿真,研究了超燃冲压发动机燃烧室中单凹腔和双凹腔串并联布局对飞行器气动-推进性能的影响。发现因粘性而产生的摩阻、摩升以及摩... 采用二维耦合隐式N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高超声速飞行器在发动机通流状态下的内外流场进行了数值仿真,研究了超燃冲压发动机燃烧室中单凹腔和双凹腔串并联布局对飞行器气动-推进性能的影响。发现因粘性而产生的摩阻、摩升以及摩擦力引起的俯仰力矩较压阻、压升以及压力引起的俯仰力矩很小,对于飞行器整体性能而言,可忽略;凹腔之间距离的长短对飞行器气动-推进性能影响强烈,短距离凹腔并联使得燃烧室主流压力抬高得更大,短距离凹腔串联使得上游凹腔对下游凹腔流场影响更大;同时,性能高的凹腔组合在一起能显著提高飞行器整体性能。 展开更多
关键词 航天推进系统 凹腔 高超声速飞行器 气动-推进性能
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基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化 被引量:16
7
作者 罗世彬 罗文彩 王振国 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2003年第6期2-9,共8页
建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应 ,结合弹道方程 ,形成... 建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应 ,结合弹道方程 ,形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用 D- Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点 ,通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果 ,构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化 ,完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明 。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 多学科设计优化 响应面近似 试验设计 并行计算
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基于并联协作混合遗传算法的高超声速巡航飞行器一体化优化设计研究 被引量:6
8
作者 罗世彬 罗文彩 王振国 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期28-34,共7页
遗传算法能以很高的概率找到全局最优解 ,不需要目标函数和约束条件的梯度信息 ,适合于工程优化设计。为增强遗传算法的局部搜索能力 ,提出了一种新的融合模式搜索方法和 Powell方法的并联协作混合遗传算法。研究超燃冲压发动机为动力... 遗传算法能以很高的概率找到全局最优解 ,不需要目标函数和约束条件的梯度信息 ,适合于工程优化设计。为增强遗传算法的局部搜索能力 ,提出了一种新的融合模式搜索方法和 Powell方法的并联协作混合遗传算法。研究超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航飞行器的一体化优化设计 ,系统分析了机身和超燃冲压发动机设计参数对飞行器总体性能的影响。通过建立高超声速巡航飞行器质量模型、气动力估算模型、气动热估算模型、超燃冲压发动机性能分析模型、控制模型和弹道分析模型 ,在满足参考任务要求的前题下 ,以飞行器起飞质量为目标函数 ,将并联协作混合遗传算法应用于最优总体方案和超燃冲压发动机方案一体化设计 ,完成了 6设计变量的全局优化计算。算例表明 ,本文建立的一体化设计模型基本正确 ,并联协作混合遗传算法是用于高超声速巡航飞行器一体化优化设计的较好的优化算法。 展开更多
关键词 一体化设计 超燃冲压发动机 高超声速巡航飞行器 并联协作混合遗传算法 优化设计
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超燃冲压动力高超声速飞行器巡航弹道分析 被引量:6
9
作者 张帆 张会强 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期797-803,共7页
在确定的高超声速飞行器几何约束下,建立飞行器气动特性和动力特性随飞行状态变化的耦合计算模型。以最大航程为目标,对超燃冲压动力高超声速飞行器定高和跳跃两种巡航方式的飞行特性进行研究。研究表明:在相同初始和最终状态下,与定高... 在确定的高超声速飞行器几何约束下,建立飞行器气动特性和动力特性随飞行状态变化的耦合计算模型。以最大航程为目标,对超燃冲压动力高超声速飞行器定高和跳跃两种巡航方式的飞行特性进行研究。研究表明:在相同初始和最终状态下,与定高巡航相比,跳跃式巡航能够增加18.5%的航程和11.5%的飞行时间。定高巡航中飞行器很快由其初始状态过渡到升力-重力和推力-阻力平衡的近似等速飞行状态,而在跳跃式巡航中,飞行器是通过改变飞行高度来动态维持升力-重力平衡的,使其飞行高度明显高于定高巡航。较高的飞行高度使得跳跃巡航所受阻力较小,从而需用推力较小,燃料消耗也较慢,使飞行器能有更长的航程和飞行时间。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 耦合 超燃冲压 定高巡航 跳跃式巡航
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基于乘波技术的高超声速巡航飞行器发展趋势与管理模式 被引量:6
10
作者 黄伟 罗世彬 +1 位作者 柳军 王振国 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2009年第4期23-29,39,共8页
高超声速巡航飞行器设计在航空航天领域是一项庞大的系统工程。在对美国HyTech/HySET项目、HyFly项目、Hyper-X项目、X-51A项目以及HiFire项目研究进展进行阐述的基础上,分析了其在高超声速巡航飞行器研制上的组织管理模式,并针对国情,... 高超声速巡航飞行器设计在航空航天领域是一项庞大的系统工程。在对美国HyTech/HySET项目、HyFly项目、Hyper-X项目、X-51A项目以及HiFire项目研究进展进行阐述的基础上,分析了其在高超声速巡航飞行器研制上的组织管理模式,并针对国情,提出了更加有效的方法和措施。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 组织管理模式 乘波技术
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RBCC高超声速巡航飞行器轨迹优化与设计 被引量:2
11
作者 郑雄 刘竹生 +2 位作者 杨勇 姚世东 陈洪波 《航天控制》 CSCD 北大核心 2016年第5期21-26,32,共7页
巡航飞行器正向着快速响应、高超声速巡航和强突防的方向发展,火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)推进系统是此类飞行器的潜在动力。本文以RBCC高超声速巡航飞行器为研究对象,对其飞行任务剖面进行规划与分析,并针对其... 巡航飞行器正向着快速响应、高超声速巡航和强突防的方向发展,火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)推进系统是此类飞行器的潜在动力。本文以RBCC高超声速巡航飞行器为研究对象,对其飞行任务剖面进行规划与分析,并针对其轨迹优化设计问题,采取分段求解的思路:分别建立飞行器爬升段和巡航段轨迹设计数学模型,在此基础上,应用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对爬升段轨迹进行优化设计,而对于巡航段轨迹,则采用数值方法求解,两段轨迹求解过程中均考虑飞行动压、过载的约束以及控制变量的取值范围限制。仿真结果表明,所得到的轨迹满足飞行任务剖面需求及动压、过载等约束,验证了所用方法的有效性。 展开更多
关键词 RBCC 高超声速巡航飞行器 粒子群优化算法 轨迹优化
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高超声速巡航飞行器机身多目标优化设计 被引量:3
12
作者 车竞 唐硕 何开锋 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期55-60,共6页
类乘波体构型是高超声速巡航飞行器的重要气动布局之一。对这类构型的机体进行多目标优化设计能极大地提高飞行器的总体性能。本文采用多目标混合遗传算法,通过两种优化策略,实现了类乘波体高超声速巡航飞行器机身的总体性能多目标优化... 类乘波体构型是高超声速巡航飞行器的重要气动布局之一。对这类构型的机体进行多目标优化设计能极大地提高飞行器的总体性能。本文采用多目标混合遗传算法,通过两种优化策略,实现了类乘波体高超声速巡航飞行器机身的总体性能多目标优化设计,考虑的性能指标包括机身气动升阻特性、推阻特性、配平特性、雷达隐身特性、机身容积以及驻点温度等等。优化设计得到了Pareto最优前沿面,获得了比基本构型飞行器总体性能更优的构型方案。通过对优化结果的分析,指出机体/推进一体化设计的不足和进行总体性能多目标优化设计的必要性,给出一个最优布局构型,并进行了气动力风洞实验,验证了最优布局的气动特性。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 多目标优化 多目标混合遗传算法 机体/推进一体化 雷达散射截面
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高超声速飞行器巡航燃料消耗分析 被引量:2
13
作者 张忠峰 高云峰 宝音贺西 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期184-187,共4页
针对某一高超声速飞行器模型,对飞行器巡航中的燃料消耗进行了分析计算。首先计算了不同高度和速度下飞行器稳态巡航的燃料消耗,得到了要实现某一速度的稳态巡航,则高度必须在一定的范围内,反之亦然的结论。其次,用遗传算法优化得到周... 针对某一高超声速飞行器模型,对飞行器巡航中的燃料消耗进行了分析计算。首先计算了不同高度和速度下飞行器稳态巡航的燃料消耗,得到了要实现某一速度的稳态巡航,则高度必须在一定的范围内,反之亦然的结论。其次,用遗传算法优化得到周期巡航的燃料消耗,结果表明,当飞行迎角在5°附近时,周期巡航燃料消耗较少。最后,对两种巡航状态的燃料消耗进行了比较,得出周期巡航比稳态巡航节省燃料的结论。 展开更多
关键词 稳态巡航 周期巡航 遗传算法 高超声速飞行器
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高超声速巡航飞行器纵向气动特性分析 被引量:3
14
作者 邢永刚 唐硕 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2011年第2期112-114,共3页
吸气式高超声速巡航飞行器机身/发动机一体化特性使得气动-推进系统之间存在强的耦合作用,这种耦合影响着飞行器气动性能、稳定性和控制。针对耦合对飞行器特性的影响,建立了机身-发动机一体化模型,并进行了气动-推进界面划分。在此基础... 吸气式高超声速巡航飞行器机身/发动机一体化特性使得气动-推进系统之间存在强的耦合作用,这种耦合影响着飞行器气动性能、稳定性和控制。针对耦合对飞行器特性的影响,建立了机身-发动机一体化模型,并进行了气动-推进界面划分。在此基础上,分别计算了高超声速巡航飞行器在进气道打开,发动机不工作以及进气道打开,发动机工作两种状态下的纵向气动特性。仿真结果揭示了高超声速巡航飞行器气动-推进系统之间的耦合以及耦合作用对飞行器气动性能、稳定性的影响。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 气动-推进界面 气动特性
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基于SMDO-TLC的高超声速飞行器姿态控制 被引量:5
15
作者 邵星灵 王宏伦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1568-1575,共8页
针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization... 针对高超声速飞行器快时变、强耦合以及存在参数不确定和外部干扰情况下的姿态控制问题,同时考虑到执行机构动态和输入受限,提出了基于滑模干扰观测器-轨迹线性化(SMDO-TLC,Sliding-Mode Disturbance Observer-Trajectory Linearization Control)的高超声速姿态控制方法.首先,引入二阶线性微分器(SOLD,Second-Order Linear Differentiator)的概念,通过理论分析指出了当前TLC中采用一阶惯性+伪微分器求取输入指令的微分信号时会存在与SOLD类似的峰值现象,随后利用韩式跟踪微分器求取姿态标称指令及其微分信号,可有效解决过渡过程中执行机构饱和问题;接着,分别在姿态和角速率回路设计二阶滑模干扰观测器,利用符号函数积分来重构内外回路的复合干扰,在此基础上设计补偿控制律,以实现姿态控制器设计.仿真结果表明,所提出的方法能够克服时变干扰及气动参数大范围摄动的影响,同时兼具良好的动态特性与静态品质,能够满足高超声速飞行器的快时变、高精度以及强鲁棒的控制需求. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 轨迹线性化(TLC) 非线性跟踪-微分器(TD) 执行机构饱和 二阶滑模干扰观测器(SOSMDO)
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高超声速飞行器周期巡航与总体参数关系研究 被引量:2
16
作者 张忠峰 高云峰 宝音贺西 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2009年第4期4-7,共4页
考虑防热和节能等因素,高超声速飞行器在巡航段应采取周期巡航。采用无量纲参数,将飞行器动力学方程归一化,用胞映射法确定了高超声速飞行器周期巡航的初始条件,并分析了周期巡航与推重比、升阻比等总体参数的关系。得出了大升阻比、高... 考虑防热和节能等因素,高超声速飞行器在巡航段应采取周期巡航。采用无量纲参数,将飞行器动力学方程归一化,用胞映射法确定了高超声速飞行器周期巡航的初始条件,并分析了周期巡航与推重比、升阻比等总体参数的关系。得出了大升阻比、高推重比有利于飞行器实现周期巡航以及巡航燃料消耗率主要与升阻比有关等结论。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 周期巡航 胞映射 升阻比 推重比
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噪声试验技术在高超声速巡航飞行器研制中的应用前景 被引量:7
17
作者 张卫红 冯秉初 呙道军 《强度与环境》 2011年第1期31-35,共5页
针对高超声速巡航飞行器的特点,重点对高超声速巡航飞行器特有的声载荷环境下需进行的几项典型噪声试验技术进行阐述,包括试验目的、试验条件和试验方法等。同时列举了各项试验技术在产品研制中的应用实例,概述了相关试验技术在高超声... 针对高超声速巡航飞行器的特点,重点对高超声速巡航飞行器特有的声载荷环境下需进行的几项典型噪声试验技术进行阐述,包括试验目的、试验条件和试验方法等。同时列举了各项试验技术在产品研制中的应用实例,概述了相关试验技术在高超声速巡航飞行器研制中的应用前景。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 噪声试验 振动
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机身头部构型对高超声速飞行器气动-推进性能的影响 被引量:1
18
作者 黄伟 柳军 王振国 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期369-372,378,共5页
采用二维耦合隐式欧拉方程和标准k-ε湍流模型,对高超声速飞行器内外流场进行了数值仿真研究。离散采用二阶迎风格式,在考虑粘性影响的前提下,对飞行器机身头部进行了改型研究。分析了机身头部长细比对高超声速飞行器分别处于进气道关... 采用二维耦合隐式欧拉方程和标准k-ε湍流模型,对高超声速飞行器内外流场进行了数值仿真研究。离散采用二阶迎风格式,在考虑粘性影响的前提下,对飞行器机身头部进行了改型研究。分析了机身头部长细比对高超声速飞行器分别处于进气道关闭、发动机通流以及发动机点火3种不同的工作状态下气动-推进性能的影响。结果表明,当飞行器机身头部长细比较大时,飞行器的气动-推进性能较好,为下一步的改进工作提供了参考。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 长细比 机身头部 气动-推进性能
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高超声速巡航飞行器中制导研究 被引量:1
19
作者 李惠峰 陈金栋 李娜英 《现代防御技术》 北大核心 2006年第6期61-65,共5页
通过分析目前应用较为普遍的几种组合导航方式,针对高超声速巡航飞行器,提出了采用捷联惯性导航系统(SINS)/GPS/天文导航系统(CNS)组合导航作为其中段制导方案,并利用四元数法进行捷联惯性导航计算,运用联邦滤波方法对组合导航进行了仿... 通过分析目前应用较为普遍的几种组合导航方式,针对高超声速巡航飞行器,提出了采用捷联惯性导航系统(SINS)/GPS/天文导航系统(CNS)组合导航作为其中段制导方案,并利用四元数法进行捷联惯性导航计算,运用联邦滤波方法对组合导航进行了仿真,仿真结果表明该方案行之有效。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 组合式导航 中制导 联邦滤波
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美国高超声速巡航飞行器研发进展 被引量:5
20
作者 战培国 赵昕 《航空科学技术》 2010年第1期5-8,共4页
本文介绍了美国为研制高超声速巡航飞行器而开展的"猎鹰"计划的最新进展,探讨了实现高超声速巡航所需演示验证的关键技术,阐述了基于涡轮喷气的组合循环推进技术的概念和试验研究情况。
关键词 高超声速巡航飞行器:高超声速技术飞行器 基于涡轮喷气的组合循环推进
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