具有创新性的“灵巧”红外拖曳式诱饵

美海军安排于1999年3月底在海军空战中。乙（加州ChinaLake），用QF－4靶机，测试一种具有创新性的拖曳式诱饵，以对付红外制导面空导弹和高射兵器的寻的器阵列。这种拖曳式诱饵为先进机载投掷式诱饵（AAED）计划的红外类型，A＼／AI。I：－50（V）投掷式干扰投放系统是AAEI）的射频诱饵部分，已由Rayth，on系统公司研制和生产。原型ALE一SO系统由发射器（含有许多诱饵弹仓），发射控制器（包括诱饵控制，监听电子设备和电源）和拖曳式诱饵组成。发射器可以定做，以适应不同的飞机装备需求。装有灵巧红外传感器的导弹，很容易鉴别…     

拖曳式诱饵对抗技术研究

基于机载拖曳式诱饵会对雷达导引头形成双点源干扰这一背景,对拖曳式诱饵对抗技术进行了研究。分析了拖曳式诱饵形成干扰的原理,针对拖曳式诱饵不能够对红外导引头形成干扰这一特点,基于雷达／红外信息融合技术,对雷达／红外双模导引头对抗拖曳式诱饵技术进行了研究,论述了双模寻的目标检测跟踪流程。最后在干扰条件下利用雷达／红外信息融合技术对目标跟踪进行了仿真,验证了方法的可行性。     

机械式可展开气动减速技术跨亚声速段二次展开

文章提出了采用沿辐条方向增加伸缩杆、柔性承力罩及弹性单元的方式实现机械式可展开气动减速技术二次展开的结构方案,并针对二次展开气动外形分别从弹道轨道、升阻比及俯仰力矩系数等方面开展了跨亚声速段减速效果、升阻特性及静稳定性研究。研究显示:二次展开状态的减速效果明显优于一次展开状态;二次展开状态的升阻比随攻角及马赫数变化规律与一次展开状态一致;小攻角范围内两状态的升阻比变化不大,大攻角范围内两状态的升阻比差异明显;二次展开状态在跨亚声速段存在唯一的静稳定点,且该点的静稳定性强于一次展开状态。研究表明:机械式可展开气动减速技术采用二次展开方案能够实现在跨亚声速段继续减速和姿态稳定的目的,二次展开方案在机械式可展开气动减速技术上的应用具备工程可行性。文章为机械式可展开气动减速技术二次展开方案工程化实施奠定了基础。     

发射扰动与初始弹道耦合模型研究

针对火箭、导弹发射扰动与初始弹道互相耦合引起的弹道散布问题,提出发射扰动与弹道解算相耦合的计算分析模型。该模型以多体系统动力学为基础,建立能够模拟弹架相互作用和弹体初始扰动的发射动力学模型,并将弹体受到的气动载荷转化到弹体坐标系下进行刚体动力学计算以获得弹道参数。通过滚转弹应用实例分析表明,采用此模型能够有效模拟发射扰动与初始弹道相互耦合状态;弹架间隙扰动与气动载荷作用都会对弹体在飞行时的姿态角及飞行位置产生较大影响。当存在1 mm的弹架间隙且有气动载荷作用的影响下,与无弹架间隙和气动载荷的作用影响的结果对比发现,存在弹架间隙扰动的影响会使得弹体在飞行过程中的俯仰角和弹道倾角的幅值范围减小4°左右,也使得弹体在飞行过程中的Y向位移量在1.5 s时刻减小6 m左右;存在气动载荷作用的影响,会使得弹体在0.5 s撤去推力后的姿态角成波动式变化,滚转弹稳定飞行,也会使得弹体Y向位移量在撤去推力后持续的平稳增加。     

可变形翼导弹动态气动特性的仿真研究

导弹发射后,飞行高度从近地面到高空域,气压、温度变化巨大,同时飞行马赫数也从低速到超声速、高超声速。在不同飞行阶段稳定性能和升阻比需求不同,对导弹气动性能要求不同。固定外形导弹的气动性能难以适用于不同的飞行任务,而可变形翼导弹通过改变翼面的形状,实现外形上的变化,从而适应不同的作战环境。通过分析可变形收缩弹翼不同收缩速度(快速、中速、慢速3种状态)的气动性能,研究了导弹气动性能随弹翼收缩速度变化的规律,揭示了升力系数和阻力系数随弹翼的收缩速率的线性变化特征。同时还分析了变形前后导弹附近流场的压强、速度和温度的变化,以及这些物理量对导弹的影响。结果表明,伸缩翼改变了翼面面积和展弦比,弹翼伸长时具有高升阻力,适合亚声速巡航,弹翼收缩可以减小高马赫数飞行时阻力,提高导弹射程。     

超声速稳定伞气动热数值仿真研究

超声速稳定伞能有效避免飞船返回舱姿态不确定性引起的主降落伞系统开伞故障,在多用途飞船缩比返回舱的再入过程中得到了应用。相比于亚声速开伞过程,稳定伞超声速开伞时会遇到强烈的气动加热问题。文章采用流固耦合方法模拟稳定伞超声速时充气的动态过程,利用气动热数值仿真方法对稳定伞在超声速段的气动加热情况开展研究,确定典型弹道下的伞船系统的流场环境以及稳定伞面热流、温度分布。该数值研究方法可为中国返回式航天器再入返回过程中的超声速稳定伞设计提供参考。     

基于数据融合抗拖曳式有源诱饵方法研究

提高抗干扰能力是精确制导武器发展中亟待解决的问题。通过介绍当前国外拖曳式有源诱饵的发展现状及趋势以及对有源诱饵干扰特点的分析 ,基于数据融合技术 ,研究双模复合制导导弹对抗拖曳式有源诱饵的技术理论     

拖曳式诱饵的发展趋势(一)

第一代有源拖曳式诱饵 ,又称“转发器”诱饵 ,如ＡＮ/ＡＬＥ - 50 ,它由飞机机内装载的发射 /控制 /电源分系统 ,和发射后由拖曳线拖曳在机后的飞行体 (诱饵 )组成 ,飞行体内装有收发信机、行波管放大器和调制器。每个诱饵用过后即被抛弃。一旦收到威胁信号 ,该诱饵就放大该信号重发出去 ,使其看似一架飞机反射的原始雷达信号 ,而且信号更强。这样雷达收到两种信号 ,一个由飞机反射 ,另一个相似的强信号来自诱饵 ,由于不能区分 ,雷达或导弹导引头认定强信号为目标。除了转发信号外 ,ＡＬＥ - 50还增加有模拟飞机发动机特征的小调制 ,诱骗雷…     

拖曳式诱饵干扰机理及其时频特性分析

拖曳式诱饵干扰通过与目标协同运动形成雷达波束内的两点源,诱骗雷达波束指向,实现真正意义的角度欺骗。以典型拖曳式有源雷达诱饵为例,首先通过对拖曳式诱饵干扰流程、干扰原理以及样式的分析,揭示干扰的本质和特点;然后在两种典型动态场景下,从静止三角几何以及动态过程两方面详细分析了干扰的时频特性,揭示了目标与诱饵特征差异的变化规律,为干扰对抗提供了基本条件。     

舷外拖曳式诱饵的研究

拖曳式诱饵是水面舰艇防御反舰导弹的有效手段。介绍了用可吊放的拖载小艇和有源诱饵组成的拖曳式诱饵的研究过程、方案论证、方案实施及使用方法。     

基于参数化外形的通用大气飞行器建模与分析

提出了一类翼身组合升力体外形通用大气飞行器(Common Aero Vehicle, CAV)的参数化外形建模方法,采用气动工程预估方法计算CAV的气动系数,拟合得到能用于再入飞行器制导与控制仿真的气动模型,并通过分析,得到该模型静稳定性、气动效率及气动控制特性等方面的结论。结合飞行器再入飞行的运动方程,选取平衡工作点,基于小扰动线性化模型得到系统特征根分布来分析其稳定性,发现固定姿态的滑翔飞行时系统有正半平面极点,需主动控制调节;为了分析机动性,提出了以星下点轨迹曲率求取CAV转弯半径的方法,可快速获取机动性评估与参考指标,结果表明,该模型具有较好的转弯机动能力。     

火箭飞行过程中的气动交连影响

本文提出了一种火箭飞行中考虑气功交连的气功力矩线性表达式,从而给出了一组考虑姿态交连的姿态角迭代方程组。该方程能较好的反映实际飞行中各姿态角变化的相互关系,并改进了原有单通道迭代方式,使用此组方程能使弹道计算程序自主进行。     

带挠性附件卫星的模型化及截断

本文给出了具有中心刚体和P个挠性附件的空间飞行器姿态动力学方程式,并用约束和非约束两种模态展开,得到时域求解的状态方程式和频域中的增广姿态角对控制力矩的逆传递函数阵。推导中考虑了挠性附件对中心刚体的相对运动。本文还给出了两种模态恒等式,其中之一可用来做控制系统分析时截断高阶方程式的截断准则。     

航天器附件展开动力学仿真

用Newton-Euler法建立了中心刚体带挠性附件的航天器动力学方程, 进行挠性附件展开的动力学仿真,研究附件展开对主体姿态的影响。当航天器 附件展开机构失效时,利用航天器姿态抖动来帮助展开附件。本文用ADAMS软 件建立了航天器的虚拟物理模型,用ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真了航 天器姿态抖动过程。仿真结果表明此方法是有效的。     

箭体上的凸起物对火箭气动特性的影响

综合大量实验研究结果,本文给出了火箭箭体上的环形凸起物和纵向凸起物对火箭气动特性的影响。其中最主要的是改变滚转力矩的大小和方向。而这正是姿态控制系统设计的重要依据之一。因此,给出凸起物的设计原则,对火箭气动设计有实际意义。     

远程火箭弹卷弧翼气动载荷工程计算方法

根据卷弧翼气动特性，引入各种干扰因素，利用刚体弹道方程计算出卷弧翼的最大气动载荷。经实例验证表明，该方法的计算结果与飞行试验结果是符合的。     

再入弹头非对称气动力研究

本文通过六自由度弹道方程数值模拟了再入弹头非对称气动力和非对称静、动导数对弹头滚转异常的影响;阐述了非对称气动力及非对称静、动导数产生的机理。本文利用作者建立的近似计算和数值计算方法,计算了典型的非对称再入弹头的气动力,定性分析了非对称气动力随弹头几何参数的变化规律,对再入弹头设计有重要的参考价值。     

弹性高超声速飞行器建模及精细姿态控制

为保证超燃冲压发动机的良好进气,需要对高超声速飞行器进行精细姿态控制,但弹性振动问题极大影响其精细姿态控制精度。以高超声速飞行器的纵向通道为例,分析弹性振动问题对飞行控制系统的影响,建立面向控制的弹性高超声速飞行器数学模型,考虑气动参数和模态参数的大范围摄动,采用主动控制策略,基于鲁棒H∞理论和LQR理论设计精细姿态控制系统。大量仿真表明：在考虑测量噪声、舵机非线性、参数大范围摄动的情况下,控制系统能够很好地跟踪刚体攻角,抑制弹性攻角,并保证进气口当地攻角±0.4度的控制精度,满足高超声速飞行器精细姿态控制的要求。     

以VSCMG为执行器的航天器姿态机动自适应动态滑模控制

针对刚体航天器姿态机动控制问题,结合变速控制力矩陀螺(VSCMG)执行器的特性,提出一种自适应动态滑模控制律,提高了姿态机动控制的扰动抑制能力和鲁棒性。此控制律采用自适应方法对扰动力矩进行估计,通过给出控制力矩变化率并对其积分得到控制力矩,以此削弱切换控制的抖振对控制力矩时间连续性的影响,从而改善系统的动态性能。仿真分析显示该控制律能够在扰动力矩作用下实现刚体航天器的快速姿态机动,并且有效减弱了滑模控制的抖振现象。     

On the stability of spinning satellites

We study the directional stability of rigid and deformable spinning satellites in terms of two attitude angles. The linearized attitude motion of a free system about an assumed uniform-spin reference solution leads to a generic MGK system when the satellite is rigid or deformable. In terms of Lyapunov’s stability theory, we investigate the stability with respect to a subset of the variables. For a rigid body, the MGK system is 6-dimensional, i.e., 3 rotational and 3 translational variables. When flexible parts are present the system can have any arbitrary dimension. The 2×2 McIntyre–Myiagi stability matrix gives sufficient conditions for the attitude stability. A further development of this method has led to the Equivalent Rigid Body method. We propose an alternative practical method to establish sufficiency conditions for directional stability by using the Frobenius–Schur reduction formula. As practical applications we discuss a spinning satellite augmented with a spring–mass system and a rigid body appended with two cables and tip masses. In practice, the attitude stability must also be investigated when the spinning satellite is subject to a constant axial thrust. The generic format becomes MGKN as the thrust is a follower force. For a perfectly aligned thrust along the spin axis, Lyapunov’s indirect method remains valid also when deformable parts are present. We illustrate this case with an apogee motor burn in the presence of slag. When the thrust is not on the spin axis or not pointing parallel to the spin axis, the uniform-spin reference motion does not exist and none of the previous methods is applicable. In this case, the linearization may be performed about the initial state. Even when the linearized system has bounded solutions, the non-linear system can be unstable in general. We illustrate this situation by an instability that actually happened in-flight during a station-keeping maneuver of ESA’s GEOS-I satellite in 1979.