基于CFD动网格的内装式空射分离研究

研究了使用飞机发射运载火箭时的机箭分离过程。提出了一种可以解决内装式空射分离问题的整体解决方案,主要基于CAD三维实体建模方法、多体动力学方法和结合六自由度运动的计算流体力学(CFD)动网格方法。以CFD动网格计算为核心,进行了空射分离过程关键问题的研究,得到了火箭在载机气动干扰环境下的运动特性,为轨道卫星和弹道导弹的快速、廉价发射打下了研究基础。     

大气层内模型预测静态规划拦截中制导

在临近空间机动目标拦截中,拦截器的初始动力段对中制导段乃至末端拦截性能具有重要影响。在模型预测静态规划（MPSP）理论基础上提出了一种初、中制导联合规划制导方法,旨在解决多阶段、快速、最优拦截轨迹规划和制导问题。首先,提出了一种改进的模型预测静态规划方法,该方法不仅可以满足终端约束,还可以生成最优初始状态,并在性能指标中考虑状态变量相关函数。其次,基于等效阻力模型建立了包含动力段与非动力段的两段规划模型,通过采用分段离散以及构建关机点变分关系的方法,避免了内点约束的引入,使MPSP算法可直接求解该两段规划问题。最后,结合提出的MPSP算法以及两段规划模型,实现了终端速度最优的拦截轨迹规划,结合目标预测方法,实现了对机动目标的预测拦截。仿真结果表明,本文方法可提高制导精度和终端速度,且能更好满足对机动目标的拦截需求。     

基于自适应反演滑模的末制导律设计

针对三维导弹-目标相对运动模型,结合反演控制、滑模控制和自适应技术,设计了一种新的自适应反演滑模末制导律。针对目标机动加速度上界难以获取的问题,将目标机动加速度视作模型的干扰,设计了一种自适应律对其进行在线估计,并将估计值补偿到制导律中。运用李亚普诺夫稳定性理论证明了系统的全局渐进稳定性和误差的收敛性。仿真结果证明了所设计的自适应反演滑模末制导律对机动目标的鲁棒性和有效性。     

基于可信度指标体系的VV&A过程模型研究

验证、校核和确认(VV&A)过程的规范化对提高建模与仿真全生命周期VV&A工作效率和准确性具有重要意义。从VV&A任务分配和VV&A信息反馈的角度,提出了一种基于可信度指标体系的VV&A过程模型。该过程模型是在DMSO VV&A RPG过程模型基础上,引入可信度指标体系以明确VV&A各阶段的具体任务和反馈机制。另外,引入VV&A"两个方向"和"两类反馈"概念解析了采用该过程模型的VV&A工作思路。最后,将该过程模型用于某飞行器弹道仿真系统的VV&A工作中,实践证明,该过程模型在VV&A工程应用中起到了很好的指导作用。     

建模与仿真VV＆A辅助软件设计与实现

设计开发了MSVAS（建模与仿真VV＆A（校核、验证和确认）辅助软件）,提高导弹动力学仿真系统VV＆A自动化程度。过程管理模块通过工程配置文件设计,提供VV＆A流程的图形化设计与管理、任务安排等功能,指导VV＆A工作顺利进行;评估分析模块提供方法库,为各类具体评估工作提供技术方法支持;模型测试模块提供各种试验设计方法,目的是为充分测试评估模型的可信性设计各类测试实例;资源管理模块对导弹动力学系统VV＆A所涉及到的数据、模型和文档等资源进行了合理、有效的管理。MSVAS能为导弹动力学仿真系统VV＆A提供过程管理、技术等支持,提高了VV＆A工作效率,并减轻工作者的负担。     

超燃冲压发动机准一维建模研究

在准一维流理论的基础上,考虑了燃料流量、截面变化、壁面摩擦、燃烧效率、化学反应放热等因素,应用影响系数法,构建了包括前体/进气道、隔离段、燃烧室、后体/尾喷管的超燃冲压发动机内流场准一维分析模型,可快速计算发动机参数沿轴向的变化以及出口值,便于发动机性能分析;以一个机体/推进一体化单模块飞行器为研究对象,通过与三维CFD数值模型进行对比。结果表明,准一维计算模型能较好地对超燃冲压发动机进行快速计算与分析,在超燃冲压发动机的初步研究阶段具有重要的应用价值。     

红外目标图像动态生成技术

红外图像序列是红外制导与目标识别研究的基础,但通常真实的红外图像序列较难获得。本文提出了一种以Visual C++为开发平台,基于可视化仿真软件Creator和Vega快速设计开发红外图像序列生成系统的方法,重点讨论了在Vega环境下开发红外图像生成软件的设计流程,TMM工具和MAT工具的应用,以及温度控制模块、干扰弹模拟、控制模块与高精度帧频控制的实现。生成的图像序列可用于导弹的制导系统、抗干扰算法研究等,具有一定的工程应用价值。     

不同动力型式的巡飞弹总体参数对比分析

动力系统选型是影响巡飞弹战技指标中的航时、巡飞速度、航程以及任务载荷重量系数的关键因素之一。基于能量守恒推导出电动力螺旋桨、活塞式螺旋桨动力与喷气式动力3类动力型式的巡飞弹总体参数估算公式,利用敏度分析的思想逐个研究各动力型式性能参数对巡飞弹战技指标的影响程度与影响规律,并从能源供给的角度对比3类动力型式所用燃料的等效比能量特性,梳理出影响各动力型式差异的根源,为巡飞弹顶层设计阶段的动力系统与作战使用之间适配选型提供有效的指导原则。      

基于非奇异终端滑模的复合控制导弹反演设计

针对轨控式复合控制导弹制导末端的姿态控制问题,结合反演控制、二阶非奇异终端滑模和非线性干扰观测器技术,设计了一种新的反演滑模姿态控制方法.在反演设计的第一步采用动态面法,避免了传统反演设计存在的“计算膨胀”问题,并使姿态角跟踪误差收敛至原点附近任意小的邻域内;第二步设计引入了二阶非奇异终端滑模,使得角速率跟踪误差在有限时间内收敛至零,同时消除控制量的抖振现象.采用非线性干扰观测器补偿系统不确定性,并基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有误差信号最终有界.仿真结果表明了所设计的轨控式复合控制导弹制导末端姿态控制方案的正确性与有效性.     

内置式空中发射运载火箭发射方向研究

对运载器与载机分离过程的几个阶段采用统一模型进行研究,建立了分离过程物伞系统的刚体-质点模型。以此数学模型为基础,对空中发射的分离过程用Matlab/Simulink进行了仿真计算。结果表明,前向发射在分离过程结束时运载器的高度损失和速度损失比后向发射小,性能优于后向发射,对实际工程应用具有重要参考价值。