基于物理规划的高超声速飞行器滑翔式再入轨迹优化

 轨迹优化是新型高超声速滑翔式再入飞行器方案设计的关键技术之一。物理规划方法能够以较低的计算代价获得设计者偏好的多目标优化问题的折中解。基于该方法研究滑翔式再入最优飞行轨迹。首先介绍物理规划方法求解多目标优化问题的数学模型，然后将考虑射程最大、热载最小、热流密度峰值最小和弹道最稳定4个目标的再入最优轨迹问题纳入物理规划的框架求解。以某带翼锥形再入飞行器为例，通过计算并分析单目标优化结果，确定具体的偏好结构，采用遗传算法求解了考虑热流、过载、动压和终端条件约束的多目标最优轨迹。优化计算结果验证了物理规划方法的有效性。分析了沿最优轨迹飞行的物理原因和基本迎角控制规律，可为滑翔式再入飞行器的最优轨迹方案设计提供依据。     

助推-滑翔式弹道中段的近似解

研究了助推-滑翔式弹道中段的近似解。首先根据不同假设条件,给出以下四种情况的近似解:(1)自由飞行段的解;(2)只考虑气动力常迎角飞行段的近似解;(3)考虑引力和气动力的合成解;(4)平衡滑翔解。再由上述近似解合成助推-滑翔弹道中段的分段近似解。通过与数值解的对比,验证了近似解的合理性。研究结果可为新型助推-滑翔式飞行器在方案论证阶段时的弹道特性分析以及射程、峰值热流和过载等特征参数的估算提供依据。     

关于综合模态屈曲理论的研究

本文讨论了综合模态屈曲理论。该理论同时考虑多个模态及其相互作用对结构屈曲的影响,能解释以往的屈曲理论所不能解释的屈曲现象,对实践有重要的指导意义。     

一类受周期扰动航天器的混沌姿态运动

研究了航天器从绕最小惯量主轴到最大惯量主轴旋转的姿态机动过程中的混沌现象。考虑到航天器内部或外部的振动部件的影响,假设两个主轴的转动惯量为时间的周期函数,同时还考虑了航天器内结构阻尼以及稀薄气体阻力的影响。应用高维的Melnikov方法,求解姿态机动过程中产生混沌的条件的解析表达式,且得到的阀值条件是扰动系统参数的函数。最后对该阀值条件进行了数值验证。     

遗鸥:“失落之鸟”的生存苦旅

遗鸥,是迄今为止被科学界认知时间最晚的鸥类。动物学家对"遗鸥"命名充满了诗意,意为"遗漏之鸥"、"失落之鸟",似乎流露出人们与它的相见恨晚。1987年科学家张荫孙在内蒙古伊克昭盟(今鄂尔多斯市)采集到腹中带有成熟卵泡的遗鸥标本;1990年张荫孙在桃—阿海子发现了一个较大的遗鸥繁殖群体,并在湖心岛上发现了581个遗鸥窝巢,按照一个窝巢有两只繁殖成鸟计算,桃―阿     

确定警告值的时间序列分析法

本文提出了一种确定民用航空器故障率警告值的时间系列分析方法，这一方法可以较好地处理那些故障率由于受到气候，环境等影响发生周期性变化的零部件或系统，为它们的故障率预测和可靠性维修提供了一种宏观分析方法。     

“论虚功原理”一文的讨论

雍巧玲同志对樊蔚勋同志的“论虚功原理”一文(载本刊总第42期)提出了一个逻辑推论上很重要的问题,这是牛顿力学中固有的问题。很多力学工作者或者不深入追究这个问题,或者也在设法解决但未能解决这个问题。因而发表对这个问题的讨论有利于推动人们对牛顿力学的理解的进一步深入,同时也可以促使人们重视逻辑推论问题。现在发表本文的同时,发表了樊蔚勋同志的答复,以便读者有一个全面的了解。     

交会对接视景仿真系统研究

实时视景仿真是交会对接技术仿真研究的一个重要方面和有效策略。本文基于软件平台MultiGenCreator和Vega设计开发了交会对接视景仿真系统。提出了系统的软硬件环境要求,设计了软件系统的框架以及几何和行为模块组成;探讨了利用Vega的可视化图形界面Lynx和应用编程的接口API开发RVD视景仿真的方法,给出了实现对接结构控制和视点漫游等功能的关键技术。     

基于雷达跟踪仿真的滑翔式再入弹道突防性能分析

从防御雷达对再入弹道跟踪效果的角度,对滑翔式再入飞行器的突防性能进行了初步分析。基于Unscented卡尔曼滤波和考虑气动模型的目标跟踪模型,加入雷达测量噪声,计算目标跟踪误差,比较弹道式与滑翔式再入弹道的跟踪效果。仿真结果表明:(1)滑翔式再入弹道有横向机动且飞行高度较低,雷达的发现时间较晚,可观测时间比较短;(2)由于雷达的跟踪动力学模型中很难对气动力准确建模,滑翔式弹道借助气动力产生机动,雷达对其跟踪的误差要大于弹道式再入弹道;(3)在相近的雷达观测条件下,弹道机动性越强,雷达跟踪精度越差;(4)尽量使防御方所假设的目标动力学模型失配是增加突防能力的有效措施。     

面向弹道优化的高超声速再入飞行器模态稳定性分析

为研究高超声速再入飞行器沿弹道的自由扰动运动的稳定性，考虑大气密度随高度的变化和引力梯度，建立了高超声速无动力再入纵向动力学小扰动线性化方程，然后获得转移矩阵和特征方程，在此基础上进行沿弹道的纵向模态分析。利用二次曲线及基于类型函数和形状函数（CST）的方法提出升力式高超声速飞行器气动布局，并采用工程估算方法获得飞行器气动特性数据。针对最大射程、最小射程和跳跃弹道等典型再入弹道进行沿弹道的模态稳定性分析，得到高超声速再入弹道高度模态、沉浮模态和短周期模态稳定性沿弹道的变化特征。从稳定性的角度，对弹道优化提出建议：应避免所设计的弹道产生太大的跳跃，即使是牺牲一些射程上的性能，因为跳跃会使短周期模态和沉浮模态产生更多的不稳定特征根。