高超聲速飛行器由于具有較強的突防性能其必將成為未來空天安全的重大威脅。本文以高超聲速助推滑翔飛行器為研究對象,探討使用助推滑翔飛行器對其實施遠程防御攔截的相關技術問題。本文的主要研究內容包括:建立了助推滑翔飛行器三自由度數(shù)學模型,對飛行器橫向機動與縱向機動的飛行特點與機動能力進行了研究分析。具體分析了飛行器橫向機動時轉彎半徑與橫向距離的大小,和縱向飛行平面內采取跳躍滑翔與平衡滑翔兩種飛行方式的異同點。綜合分析飛行器的飛行特性,提出了遠程對準、直接逼近目標飛行器的攔截策略。結合球面三角形,提出在臨近空間遠程攔截目標飛行器時攔截發(fā)射諸元的求解思路。攔截發(fā)射段主要包括火箭助推段與飛行器再入大氣層段,由于飛行器在空間再入飛行時屬于自由飛行段,所以本文主要考慮了飛行器助推段的設計,選取經典飛行器控制程序角模型,以時間與射程為控制目標合理設計助推彈道。根據(jù)平衡滑翔假設,推導出飛行器狀態(tài)與時間的解析方程,提出用解析方程快速預報射程從而求解飛行器的攔截發(fā)射方位角的方法。結合對飛行器飛行特性的分析,提出實時觀測+比例導引實時制導的攔截策略。建立比例導引制導模型,反推出實時制導所需的控制角計算公式。比較無... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 相關領域研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高超聲速飛行器研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內外反導防御系統(tǒng)研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 機動目標攔截制導技術研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容及章節(jié)安排
第二章 數(shù)學模型
    2.1 坐標系及相互轉換關系
        2.1.1 坐標系定義
        2.1.2 坐標系轉換
    2.2 飛行器的三自由度運動模型
        2.2.1 發(fā)動機推力P
        2.2.2 地球引力G
        2.2.3 空氣動力
        2.2.4 離心慣性力
        2.2.5 哥氏慣性力
        2.2.6 動力學方程
    2.3 氣動模型
    2.4 WGS-84 標準地球模型
    2.5 小結
第三章 助推滑翔飛行器飛行特性分析
    3.1 橫向機動
        3.1.1 轉彎半徑
        3.1.2 橫向距離
    3.2 縱向機動
        3.2.1 跳躍滑翔
        3.2.2 平衡滑翔
        3.2.3 兩種飛行方式的比較
    3.3 小結
第四章 攔截器發(fā)射諸元設計
    4.1 發(fā)射方位角設計
    4.2 助推段設計
        4.2.1 助推段俯仰角設計
        4.2.2 仿真算例
    4.3 滑翔彈道快速預報
        4.3.1 速度與時間的關系
        4.3.2 高度與速度的關系
        4.3.3 射程角與速度的關系
        4.3.4 速度傾角與速度的關系
        4.3.5 平衡滑翔假設誤差
        4.3.6 τ_2和T_2求解
        4.3.7 仿真算例
    4.4 小結
第五章 攔截器實時制導策略
    5.1 三維攔截相對運動描述
    5.2 比例導引制導模型
        5.2.1 視線角與視線角速率
        5.2.2 比例導引律
        5.2.3 α和μ的求算
    5.3 攔截仿真
        5.3.1 縱向攔截
        5.3.2 機動攔截
    5.4 小結
結束語
    本文的主要研究成果
    進一步的工作展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果
附錄A 標準大氣參數(shù)的計算


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于空基攔截器的高超聲速飛行器防御攔截[J]. 熊俊輝,唐勝景,郭杰.  現(xiàn)代防御技術. 2014(01)
[2]三維攔截問題的降維方法與誤差分析[J]. 陳磊,黎克波,梁彥剛.  中國科學:技術科學. 2013(06)
[3]彈道導彈防御系統(tǒng)綜述[J]. 金林.  現(xiàn)代雷達. 2012(12)
[4]真比例導引律的降維分析方法[J]. 黎克波,陳磊,張翼.  國防科技大學學報. 2012(03)
[5]美國彈道導彈防御C2BMC系統(tǒng)發(fā)展綜述[J]. 張昌芳,朱啟超,匡興華.  裝備學院學報. 2012(03)
[6]高超聲速飛行器巡航段攔截作戰(zhàn)需求分析[J]. 王還鄉(xiāng),李為民,上官強,潘文俊.  戰(zhàn)術導彈技術. 2012(02)
[7]DARPA完成HTV-2飛行器第二次試飛[J]. 牛文,車易.  飛航導彈. 2011(09)
[8]基于高斯偽譜方法的再入飛行器預測校正制導方法研究[J]. 水尊師,周軍,葛致磊.  宇航學報. 2011(06)
[9]HTV-2的來龍去脈[J].   太空探索. 2011(03)
[10]HTV-2項目取得重大進展[J]. 李文杰,錢開耘,古雨田.  飛航導彈. 2010(09)

博士論文
[1]高超聲速滑翔飛行器機動技術研究[D]. 陳小慶.國防科學技術大學 2011
[2]高超聲速滑翔式再入飛行器軌跡優(yōu)化與制導方法研究[D]. 雍恩米.國防科學技術大學 2008

碩士論文
[1]攔截高速機動目標的彈道設計與優(yōu)化[D]. 戴磊.哈爾濱工程大學 2013
[2]彈道導彈的彈道設計與仿真[D]. 高洪月.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]攔截彈中制導段性能研究[D]. 楊洋.國防科學技術大學 2009



本文編號：3647788