基于最优控制的高速飞行器突防技术研究

以空战飞机突防为背景,基于最优控制对高速飞行器的突防技术进行研究。分别建立了高速飞行器运动模型、拦截弹运动模型和相对运动模型。为了实现突防,设计高速飞行器和拦截弹的视线角速率在某一时刻趋于无穷大,并将此作为终端约束;考虑高速飞行器控制能量最小,建立性能指标函数,基于最优控制理论设计突防制导律。仿真结果表明,采用最优突防制导律的高速飞行器能够突破防御弹的拦截,且控制能量要小于蛇形机动和方波机动突防策略所需的控制能量。     

机动性/敏捷性参数对超视距空战效能的影响

分析了超视距相关的机动性和敏捷性要求。根据已经建立的仿真平台,以两架典型三代战斗机为对抗双方,借助矩阵博弈的决策模型进行了一对一空战仿真。在此基础上,调整有关飞机机动性和敏捷性参数,利用所得作战结果评估飞机的作战效能,并分析了相关参数对作战飞机设计的影响。仿真结果再现了红蓝双方由超视距空战到视距内空战的整个作战过程,结果对飞机参数设计具有一定的参考意义。     

基于效能评估的航空作战进程预测

研究了航空对抗作战中空战双方的兵力变化问题。从飞机作战效能评估的角度出发,给出了在数据链支持下的作战飞机空战能力指数计算方法,并将其转化为平均战斗力水平,从数学原理上证明了二者具有等价性和一致性。建立了能够表征数据链效应的改进Lanchester方程航空作战模型,在考虑有增援的情形下对模型进行扩展。仿真分析了等效实力比和不同增援时刻对空战进程的影响,结果表明数据链具有提高作战效能和改变战局的作用。给出了有效增援时间范围,并指出了在增援作战时存在增援介入时间的"局部最优增援时刻点",为空战决策提供了参考依据。     

攻击机机群多步骤对地攻击模拟数学模型

以平均动态学理论为基础,研究讨论了攻击机机群在整个战斗飞行过程中作战效能评估的基本原理,建立了战效评估的顶层分析数学模型,导出了效能指标与对地攻击靶场效能指标、国土防空系统突防效能指标及要地防空系统突防效能指标间的关系式,给出了完成作战任务集所需飞机架数、被击毁的总架数,总战斗飞行架次数以及武器总消耗量等的计算式,为评价攻击机机群在整个战斗飞行过程中的作战效能奠定了理论基础。     

截击机作战起飞规划模型研究

根据截击机在优化的目标分配形式下拦截效果的概率模型,导出了截击机在拦截多攻击机机群时的最优目标分配形式;研究了机场飞机起飞架数与机场战术、技术参数、机场收音机的战术、技术参数以及与攻击机的进攻态势之间的关系;确定了多机场飞机对多攻击机机群进行最优目标分配时所应满足的量化关系,给出了模型可对作战决策过程提供理论依据。     

空战仿真中机动控制模型研究

针对现代作战飞机方案评估和设计的要求,构建了现代空战仿真系统中计算机控制的飞机仿真基本框架。根据现代空战中典型机动动作对速度矢量的指向要求,从控制飞机速度矢量出发,建立了一类空战机动动作控制的基础模型,并对能反映飞机性能的限制环节进行了建模。仿真结果表明,利用该模型对飞机进行方案评估和性能指标设计是合理的,所建模型能够较好地仿真空战机动,体现飞机性能指标对空战机动的影响。     

反舰导弹末端蛇行机动突防效果仿真

末端蛇行机动是反舰导弹突防的一种重要手段。基于伴随技术,利用简化的导弹—突防拦截模型,得到了突防反舰导弹蛇行机动时拦截导弹的脱靶量,并分析了影响拦截导弹脱靶量的各个因素,研究结果为反舰导弹的作战使用和末端机动策略的制定提供了理论上的依据。     

直升机空中运动的数值模拟

建立以直升机运动模拟和直升机作战对策体系为基础的空战模型和空中运动仿真理论,并对两架直升机的空战中的运动进行了数值模拟,模拟结果验证了空战中运动仿真理论的合理性.     

航空兵掩护编队对突击编队掩护效能分析建模

研究了掩护编队对突击编队的掩护效能问题,给出了掩护编队的掩护效能定义和模型,修正了无掩护时敌歼击机截击成功概率模型,结合改进后的空战交换比模型,建立了有航空兵掩护编队护航时敌歼击机截击成功概率模型和我突防概率模型,并通过仿真算例验证了模型的有效性和合理性。可为航空兵部队合理进行作战编组、科学制定兵力出动计划提供参考和借鉴。     

基于AHP-模糊法的飞机空战能力指标评价

针对作战飞机空战能力指标具有相对性和模糊性,将模糊综合评价方法引入到飞机的空战能力评价中来,并采用层次分析法(AHP)计算各空战能力指标的权重集,使评估结果更科学、更合理。通过对某型号飞机空战能力指标体系的建立并进行评估计算,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于启发式自适应离散差分进化算法的多UCAV协同干扰空战决策

 研究了多无人作战飞机(UCAV)协同干扰空战决策(MUCJAD)问题,在干扰效能评估指标量化方法的基础上为该问题建立了优化模型。为有效求解该模型,提出一种启发式自适应离散差分进化(H-SDDE)算法。在H-SDDE算法中,设计了包含4种候选解产生策略的候选策略池,引入了候选解产生策略及其参数的自适应学习过程。此外,结合实际问题为算法设计了基于威胁度的扩展型整数编码方案、基于威胁度的启发式个体调整操作、基于约束满足的个体修复操作。在12个测试实例上进行了仿真验证,结果表明,H-SDDE算法与其他同类算法相比在求解质量和求解速度上具有明显优势,能够更好地发挥多UCAV协同干扰整体效果。     

战斗机战术引导的广义编队控制研究

提出了用于空战战术引导的广义编队控制的概念和模型。分析了空战战术的特点,设计了战术引导控制系统的结构,该控制系统主要分为战术轨迹优化和广义编队控制。采用非线性规划来构建空战战术轨迹优化的通用算法,将执行同一战术任务的所有战斗机都纳入到一个广义的编队系统中,应用反馈控制设计分布式广义编队控制模型。最后,以双机水平散开战术为例来进行仿真验证,结果表明广义编队控制在使战斗机沿预定轨迹机动的基础上,保证了在战术引导过程中我方具有较大的战术优势。     

高性能战斗机对“人－机”系统中人的因素的挑战与对策

针对高性能战斗机“人－机”系统中人的因素面临的挑战,根据国内外空军的发展动态,从４个方面提出了大力加强有关航空生理、心理学方面的研究,提高“人－机”系统整体效能的措施。     

以作战结果向量分析飞机1对1空战效能

给出了作战歼击机作战结果向量模型，并以此作为衡量歼击机作虎效能的指标。通过战例分析，指出了抢先发射对提高飞机的作战效能起着重要的作用。并根据现代歼击机及其装备的飞行战术，技术特性，分析讨论了影响抢先发射以及作战结果向量的可能因素。给了的模型，可为新一代战斗机设计提供理论依据。     

基于启发式蚁群算法的协同多目标攻击空战决策研究

协同多目标攻击空战决策是现代战机在超视距条件下进行协同空战的关键技术之一。它是寻求一个优化分配方案,将目标分配给各友机,力求使攻击效果最优。本文在对协同多目标攻击战术进行深入分析的基础上,提出了一种用于空战决策的启发式蚁群算法,该算法通过求解友机导弹对目标的最优分配来确定空战决策方案。仿真实验表明所提出的启发式蚁群算法对最优解的搜索效率明显优于基本蚁群算法,是一种求解协同多目标攻击空战决策问题的有效算法。     

航母编队防空作战预警纵深对警戒直升机前出距离的约束分析

航母编队在防空时,通常利用舰载警戒直升机机载警戒雷达探测距离远的优势实施对空预警,以提高编队防空作战能力。通过分析航母编队在舰载战斗机甲板待战情况下的防空作战过程,建立了警戒直升机前出距离的数学模型,仿真分析了模型中有关参数对警戒直升机前出距离的影响,为确定警戒直升机在航母编队防空作战中的前出距离提供了参考依据。     

第三代战斗机空战模拟研究

运用计算机对空战格斗问题进行数值模拟的方法需要给予重大改进，以适应第三代战斗机及其武器系统的新特点，主要的改进工作集中于基本数学模型的建立，飞行动作的描述和目标函数的选取上，通过对各个方面的深入研究，掌握了对第三代战斗机进行数值空战模拟的基本规律，在充分反映其高机动性和全向攻击的现代空战技术特点方面取得了明显的进展。     

超视距空战条件下舰载机空中巡逻研究

根据超视距空战条件下舰载机空中巡逻的特点,建立舰载机空中巡逻的战术行为模型；采用蒙特卡洛法对巡逻效果进行模拟统计,分析雷达最远发现距离、巡逻区间距、舰载机定常平飞距离、巡逻飞行航线类型与飞行协同方式对舰载机空中巡逻效果的影响；最终给出超视距协同空战条件下,舰载机空中巡逻的组织方法。     

基于效能评估的战斗机末端光电对抗仿真

为掌握战斗机末端光电威胁交战场景,评估无源干扰手段使用样式策略和效能,采用集对分析和粗糙集理论的综合评估方法,研究了不同类型和数量来袭导弹时威胁等级和威胁排序实现算法。同时对飞机、多点源诱饵、伴飞诱饵及面源诱饵干扰特性的建模计算进行了分析研究,生成飞机与多点源、伴飞及面源诱饵相互影响的红外对抗场景。利用告警等级模型评估的威胁等级自适应决策出无源干扰的使用策略,并能对战斗机末端光电手段进行干扰效能评估。结果表明：能实时生成不同帧频下的战斗机末端红外对抗场景;根据威胁等级排序决策能力,对多点源、伴飞和面源诱饵使用策略和干扰效能进行有效评估。     

BVR空战仿真中具有分层学习能力的CGF实体行为仿真框架设计

针对超视距协同空战仿真是一个复杂系统的仿真特点,通过对预警机指挥引导下的多机协同空战过程的分析,建立了超视距多机协同空战行为功能框架,总结出多机协同空战过程中的影响因素。在分析了现有各种CGF系统体系结构及行为仿真框架基础上,结合超视距空战过程中各作战阶段的特点,建立了具有分层学习能力的编队协同空战自主兵力系统FCAF(Formation and Cooperative Air Combat Autonomous Force System,编队协同空战自主兵力系统)行为仿真框架,并给出了该行为仿真框架组成模块的形式化描述。仿真系统应用表明,在该框架中作战行为可以分解为一系列具有经验学习功能的行为基,并且各行为基可以重新组合,全面诠释了协同作战行为仿真的作战过程。