歼击机中距空战仿真的初步研究

运用歼击机中距空战仿真的手段，模拟典型中距空战过程，结合典型飞机以一对一的方式，采用典型的空战战术，从反映空战一般特点的三个要素（信息，机动，火力）出发，定量地研究了中距空战中飞机作为完整的武器系统时，几个重要参数对作战能力的影响。     

未来空战全域火力场研究

分析了未来穿透性制空（PCA）空战的发展趋势和制胜关键,针对PCA全平台隐身和分布式杀伤两大显著特征,首先,基于“以目标为中心”和“以载机为中心”2种全向攻击火控模式的有机融合和优势互补,在贯穿导弹射前、射后,覆盖多机、多弹、多目标的全时空域框架下,提出了从全局多层次视角反映协同空战多火力节点的动态和综合杀伤性能的穿透性制空全域火力场概念和设计原理,重新定义了基于截获概率及其全概率公式的空空导弹时变杀伤性能模型,并依此建立了单机火力场模型和双机火力场聚合模型;其次,通过引入场理论的“梯度、散度和旋度”3个度量指标,分别建立了火力场的空间分布、作用范围和偏转变化特性表征模型,并进行了相应的火力场仿真与特性分析;最后,初步探索了将全域火力场应用于全向攻击观察-判断-决策-行动（OODA）闭环的火控瞄准与操纵、单机隐身穿透掠袭式和双机编组协同攻击2种典型空战战术等场景的情况,证明了这一新质火控原理具备很好的技术优势和应用潜力。上述研究工作对于充分发挥新式武器装备性能,有效提高载机自由攻击和自由脱离能力,提升空战效能具有重要的作用;同时,可为将来空战分布式杀伤网的敏捷构建、杀伤链的动态组合和新...     

基于自博弈深度强化学习的空战智能决策方法

空战是战争走向立体的重要环节,智能空战已经成为国内外军事领域的研究热点和重点,深度强化学习是实现空战智能化的重要技术途径。针对单智能体训练方法难以构建高水平空战对手问题,提出基于自博弈的空战智能体训练方法,搭建研究平台,根据飞行员领域知识合理设计观测、动作与奖励,通过“左右互搏”方式训练空战智能体至收敛,并通过仿真试验验证空战决策模型的有效性。研究结果表明通过自博弈训练,空战智能体战术水平逐步提升,最终对单智能体训练的决策模型构成70%以上胜率,并涌现类似人类“单/双环”战术的空战策略。     

预警机指挥编队协同空战分层决策模型

分析了预警机指挥下的机群多编队协同空战过程,根据空战决策特点分别以编队和单机为研究对象,提出了分层决策模型,将预警机指挥下的空战决策分解为战役层决策和战术层决策。针对战役层决策,建立编队目标威胁评估和初始兵力分配模型;针对战术层决策,建立单机目标威胁评估和目标分配模型。通过算例分析,验证了决策模型的有效性和实用性。     

空战多目标分配的指派模型

针对多机协同空战中的多目标分配问题,提出了一种以空战几何态势矩阵为基础,以我方总体几何优势最大为原则,兼顾载机多目标攻击能力的目标分配算法。给出了总体几何态势训算公式及计算流程,将目标分配转化成指派问题后通过lingo 8．0软件编程进行分析研究。仿真算例表明了模型的有效性。     

多目标攻击模糊排序算法研究

用模糊优选法对空战中多目标攻击排序进行了探讨性的研究,根据已给的速度、距离和相对角度,目标机的空战能力指数及载机与目标机的相对能量指数,用模糊的方法把各因子进行模糊量化,得到各因子的相对优属度,再用最优法确定各目标因子的权重,最后,对此进行综合评估,确定攻击排序的次序。     

空战仿真中交互技术研究

对多机多目标超视距空战仿真中的交互技术进行了研究。针对信息交互问题,提出了直达交换技术和中继交换技术;对于交互同步问题,提出了即时同步技术和实时同步技术。提出了“网络实时交互仿真,结点独立战术分析”概念,使每位飞行员既能亲身参与完整的仿真过程,又能在仿真结束后,方便、独立地进行战术分析。最后,通过典型空战仿真实例的实现,验证了所提出的新概念和关键技术。     

扭转机动机理及其战术意义研究

对扭转机动及其在空战中的战术意义进行了研究,提出了空战中的几种战术战法,为工程技术人员和飞行人员提供参考与借鉴。     

超视距空战的威胁估计

针对现有超视距空战威胁估计模型的不足,提出了一种新的基于模糊逻辑的超视距空战威胁估计模型。该模型以机载中远程空空导弹攻击区、雷达搜索区性能参数以及双方战术几何关系、相对运动趋势作为评估对象进行模糊化,设计了角度优势、距离优势推理模块,并以二者的加权和作为当前空战态势的优势指数。模型较为全面反应了空战态势与参战飞机的作战能力,可为超视距多机协同攻击多目标空战时的目标分配、战术选择提供参考。仿真结果验证了模型的有效性。     

基于态势评估及DDPG算法的一对一空战格斗控制方法

已有的空中格斗控制方法未综合考虑基于专家知识的态势评估及通过连续性速度变化控制空战格斗的问题。基于深度确定性策略梯度（DDPG）强化学习算法,在态势评估函数作为强化学习奖励函数的基础上,设计综合考虑飞行高度上下限、飞行过载以及飞行速度上下限的强化学习环境;通过全连接的载机速度控制网络与环境奖励网络,实现DDPG算法与学习环境的交互,并根据高度与速度异常、被导弹锁定时间以及格斗时间设计空战格斗结束条件;通过模拟一对一空战格斗,对该格斗控制方法在环境限制学习、态势评估得分以及格斗模式学习进行验证。结果表明：本文提出的空战格斗控制方法有效,能够为自主空战格斗进一步发展提供指导。     

舰载发动机起飞增推技术和附件环境适应性研究

起飞增推技术和附件环境适应性是舰载发动机的关键技术,对于舰载机的成功研制至关重要。以原型机为对象,对舰载发动机起飞增推、附件的“三防：防霉菌、防湿热、防盐雾”及防电磁兼容性进行了研究和改进,并进行了初步试验验证。结果表明：上述技术达到了舰载发动机的要求。     

综合飞行/推力控制系统的智能设计

在介绍正规矩阵参数优化方法和着舰导引控制系统的基础上,为提高舰载飞机的操纵性能,采用智能设计软件IntelDes3．0设计了具有鲁棒性的着舰飞行,推力综合控制系统。基于飞机纵向非线性运动方程的数值仿真结果表明,设计的控制系统对阶跃输入的响应性能良好,鲁棒性较强。     

缩比模型模拟全尺寸飞机自动着舰的相似关系

由于直接采用全尺寸舰载机进行全自动着舰试验的风险较高，可以采用缩比模型模拟全尺寸飞机进行着舰的试验方案。基于相似系统原理，研究了缩比模型模拟全尺寸飞机着舰的相似关系，具体包括着舰导引律、自动驾驶仪、进近动力补偿系统与甲板运动补偿系统的增益以及航母运动与机舰相对运动参数的相似比例关系。以某算例舰载机及其缩比模型为算例，完成了各自着舰的数学仿真计算。结果表明，全尺寸飞机着舰数学仿真结果与缩比模型仿真结果满足运动相似关系，且各项参数的相似比例与推导结果一致，证明了本文研究结论的正确性。     

基于粒子滤波算法的载机着舰甲板运动预测

舰载机在着舰过程中对甲板运动的跟踪存在相位差,需要采用预报技术将甲板的运动信息提前加入到舰载机自动着舰控制系统中：文章利用粒子滤波算法,提出了载舰甲板运动的在线预估方法,及时准确地反映出各种甲板运动形式的实质。对典型海况下甲板的俯仰运动、垂直起伏运动和偏航运动进行预报仿真,仿真结果对比表明基于粒子滤波算法得到的预估结果...     

Multi-body dynamic system simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff

The flight safety is threatened by the special flight conditions and the low speed of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The aircraft carrier motion, aircraft dynamics, landing gears and wind field of sea state are comprehensively considered to dispose this multidiscipline intersection problem. According to the particular naval operating environment of the carrier-based aircraft ski-jump takeoff, the integrated dynamic simulation models of multi-body system are developed, which involves the movement entities of the carrier, the aircraft and the landing gears, and involves takeoff instruction, control system and the deck wind disturbance. Based on Matlab/Simulink environment, the multi-body system simulation is realized. The validity of the model and the rationality of the result are verified by an example simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The simulation model and the software are suitable for the study of the multidiscipline intersection problems which are involved in the performance, flight quality and safety of carrier-based aircraft takeoff, the effects of landing gear loads, parameters of carrier deck, etc.     

Exploring mission planning method for a team of carrier aircraft launching

High-level efficiency and safety are of great significance for improving the fighting capability of an aircraft carrier. One way to enhance efficiency and safety level is to organize the carrier aircraft into combat effectively. This paper studies the mission planning problem for a team of carrier aircraft launching, and a novel distributed mission planning architecture is proposed. The architecture is hierarchical and is comprised of four levels, namely, the input level, the coordination level,the path planning level and the execution level. Realistic constraints in each level of the distributed architecture, such as the vortex flow effect, the crowd effect and the motion of aircraft, are considered in the model. To solve this problem, a distributed path planning algorithm based on the asynchronous planning strategy is developed. The proposed Mission Planning Approach for Carrier Aircraft Launching(MPACAL) is validated using the setups of the Nimitz-class aircraft carrier.Compared to the isolated planning architecture and the centralized planning architecture, the proposed distributed planning architecture has advantages in coordinating the launch tasks not only belonging to the same catapult but also when all different catapults are considered. The proposed MPACAL provides a modeling method for the flight deck operation on aircraft carrier.     

大型装备投放分离过程流场计算分析

空投系统出现物伞空中分离现象,而空投件离机姿态受飞机尾流影响可能是造成安全隐患的重要原因。运用计算流体动力学软件对某装备的空投过程进行了计算,模拟了装备在尾流中的动态运动过程,并对结果作了分析,得到其在气动力、降落伞拉力、重力作用下的姿态变化。分析了空投装备各个方向的受力以及俯仰力矩变化规律,以可视化的方式反映了装备在尾流中的运动过程,说明了飞机尾流对装备的运动有比较大的影响。计算结果为装备投放数字化仿真平台的开发提供了数据准备,同时对航天系统中大型投物的投放如运载火箭空中分离、大型回收物与载机分离等的研究也有一定参考意义。     

舰载机理想着舰点垂直运动的预估与补偿

理想着舰点的垂直运动是影响着舰精度和安全的一个主要因素,因此必须加强舰载机对理想着舰点垂直运动的同步跟踪能力.为此,提出对理想着舰点垂直运动的位置和速度信号进行预估和补偿的方法,将垂直运动的位置和速度信号经过预估和补偿后分别引入到纵向自动着舰引导系统和飞控系统的垂向速度通道中,使得舰载机可以准确跟踪理想着舰点的垂直运动,以减小甲板运动对着舰的影响.针对不同海况条件,对设计的补偿器和预估器进行仿真验证,并与其他方法进行比较.结果表明本文提出的理想着舰点垂直运动预估与补偿方法可有效地补偿由甲板运动引起的着舰误差,显著提高了着舰的安全性和精确性.     

阻拦索断裂对螺旋桨舰载机着舰安全影响数值分析

喷气动力舰载机着舰拦阻滑跑，如阻拦索断裂，其逃逸复飞的概率极小。螺旋桨动力舰载机零升阻力大，推重比小，其安全复飞的能力值得研究。本文基于建立的螺旋桨舰载机逃逸复飞仿真模型（含阻拦索工作模型、发动机动力响应模型、升降舵操纵模型与气动力的动力影响修正模型），数值模拟了E-2C舰载预警机着舰阻拦索断裂情况下，其逃逸复飞的过程。仿真计算显示对象飞机在不同气动力、离舰速度与舵面操纵逻辑状态下，其纵向动力学方程中敏感参数与航迹下沉量的动态变化，结合视频数据分析其复飞成功的原因。研究表明：动力对螺旋桨舰载机俯仰力矩与升力特性的影响是其逃逸复飞成功的关键。动力影响使对象飞机的俯仰力矩曲线上移0.15，8°迎角下纵向静稳定性减小85%，升力线斜率增大29.7%、最大升力系数增大39%。这显著改善了螺旋桨飞机逃逸复飞状态下俯仰操纵的敏捷性，升降舵操纵效率与失速特性。动力影响使螺旋桨舰载机可在较小的加速度、离舰速度与有限的留空时间情况下，迅速改变其航迹角，减小航迹下沉量，保证逃逸复飞安全。     

Synthesis of control laws for aircraft lateral motion at the lack of data on the slip angle: Analytical solution

The problem of lateral motion stabilization is analytically solved for the fourth-order model of aircraft motion using the method of output signal control synthesis that is based on the control object decomposition. Numerical simulation data are presented.