重复使用运载器制导与控制技术综述

本文对重复使用运载器制导与控制技术进行综述。随着航天技术的发展,对航天运载器重复使用的需求也日益剧增,具备可复用的天地往返运输能力也一直是航天工业追求的重要目标之一,而制导与控制将发挥重要的作用。首先回顾了全球范围内重复使用运载器的研究进展,随后从不同的维度对其发展途径进行分类和分析,并从垂直起飞垂直着陆（VTVL）、垂直起飞水平着陆（VTHL）、水平起飞水平着陆（HTHL）等3个方面对制导与控制的需求进行了梳理。针对不同的起降模式,详细构建了完整的制导与控制模型、约束与目标函数,从而对比在不同场景下制导与控制的特点和挑战。在此基础上,对在VTVL、VTHL、HTHL 3种工作方式下制导与控制理论研究与工程实践中所取得的研究成果进行分析,并对各种方法的特点进行了论述和比对。最后对本领域当前亟待突破的技术难点和发展趋势进行了讨论,并对推动重复使用运载器应用的重点研究方向进行了归纳和展望。     

过重力补偿GPS/INS末制导炮弹弹道仿真研究

针对采用GPS/INS的复合制导炮弹,采用比例导引作为末制导的导引规律,从制导炮弹弹体运动学和动力学方程出发,进行了低成本组合导航系统的设计,建立了惯导系统的误差模型。针对位置、速度的组合方式,采用卡尔曼滤波算法,完成了组合导航系统的信息融合。根据超远程炮弹的弹道特点,进行了末制导段过重力补偿设计。全弹道仿真计算结果表明,该制导控制系统性能良好,可以精确地将制导炮弹导引到目标捕获区,实现以小脱靶量、大落角对目标的攻击。     

热空气老化和热水老化对PC冲击性能的影响

在 40℃和 80℃环境中 ,分别对 Bayer- PC、Japan- PC、Korea- PC三种聚碳酸酯缺口冲击试样进行了热空气老化和热水老化实验研究。在 0～ 40 0 h老化时间内 ,研究了这三种 PC的热空气老化和热水老化对冲击强度和断面形貌的影响 ,讨论了 PC热空气老化和热水老化机理。结果表明 :老化前 ,Japan- PC、Korea- PC和 Bayer- PC冲击强度分别为 95k J/m2 、83k J/m2 和 55k J/m2 ;在 40℃和 80℃热空气老化后 ,三种 PC冲击强度均有所下降 ,其中 80℃热空气老化引起的降幅最大 ,热空气老化 40 0 h后的冲击强度顺序为 Japan- PC>Korea- PC>Bayer- PC,在 40℃热水老化后 ,三种 PC的冲击强度几乎不受老化时间影响 ;在 80℃热水老化后 ,三种 PC冲击强度均有所下降 ,其中 Bayer- PC降幅最小 ,Japan- PC次之 ,Korea- PC最大 ,但 PC的平衡冲击强度大小与热空气老化的情况相同。由扫描电镜对冲击断面形貌观察可知 ,未老化的三种 PC均以剪切屈服破坏机理为主 ,老化后的三种 PC主要以银纹集中破坏机理为主     

一种实用的弹-地通讯接口设计

为实现普通个人计算机和弹载计算机间的弹一地通讯,对某型弹载计算机专用的增强型通讯接口电路和通讯协议进行了分析,设计了与之匹配的适用于普通计算机的通讯接口硬件电路,并进行了基于VB6．0的通讯程序设计。实际测试及运行结果说明,设计的通讯接口可实现高速、远距离、高可靠性的弹一地数据通讯,误码率低。     

地面模拟微重力条件下Cu-Pb合金的制备及微观结构与摩擦性能研究

利用地面上建立的微重力电磁模拟设备成功制备出了Cu-Pb二元难混合金,并对其微观组织结构与摩擦性能进行了分析与测试。样品SEM分析结果表明,模拟微重力状态下制备的合金样品较好地克服了地面上因重力影响而产生的严重成分偏析,少数弥散相较均匀地分布于基体中,少数相含量越低,弥散体尺寸越小,分布越均匀;摩擦性能测试结果显示合金模拟样品的摩擦性能明显好于基体金属,且摩擦系数随少数相Pb的含量的增大而减小,体积磨损率随少数相含量的增大先快速减小而后又缓慢增大。同时对实验结果进行了简单的分析与讨论。     

基于分形的BP网络水下目标识别

主要讨论目标回波的分形特征和基于分形的识别方法,并用实际潜艇的回波数据进行了分形特征识别研究。在分析回波信号的时间域波形的基础上,应用随机分形理论,给出基于分形 Brown 运动的回波信号分形特征矢量提取的理论和方法;提取了回波信号的分形特征矢量;进而给出了基于 BP 网络的分类计算方法。计算结果表明,提出的提取水声回波信号目标特征矢量的方法与分类方法切实可行。     

高速高机动飞行器的横航向偏离预测判据分析

以提高高速飞行器静稳定设计精度为目标,对横航向小扰动方程解的稳定性进行了讨论,推导出了开环动态偏航稳定判据(CnβDYN)和闭环横向控制偏离判据(LCDP)。进而对翼-体组合体高超声速飞行器做了工程估算,利用所得气动数据对此外形进行了全面的横航向稳定性分析,指出了CnβDYN、LCDP与传统横航向稳定性判据的差异,传统的横航向判据不能计入两者的相互耦合效应,也无法预则进行滚转控制时引发的偏航失稳发散。     

气动塞式喷管底部压强模型研究

为了解塞式喷管底部压强特点,找出快速、准确计算底部压强的方法,实验研究了不同反压下塞式喷管的底部压强.在认识外界反压对塞式喷管流动作用机理的基础上分析如何确定不同的底部气动状态,将塞式喷管底部在不同外界反压下的气动状态划分为"三段",即底部开放段、底部闭合段和底部由开到闭的过渡段,在各段,底部压强使用不同的计算方法.把数值模拟、实验研究及塞式喷管底部自身特点结合起来,找出塞式喷管底部压强的一般规律,建立了适合于工程应用的底部压强计算模型.结合40%和20%截短塞式喷管的实验数据,验证了底部模型的正确性.塞式喷管底部流动是超声速流的大分离流动,该模型对底部压强的预示比有限差分法具有更高的精度.     

战斗机机动平面控制研究

研究空战过程中攻防双方的机动平面控制问题。首先介绍了机动平面的控制目标是使得机动平面与瞄准平面重合或反向重合,然后推导了机动平面与瞄准平面的夹角,进而得到机动平面与瞄准平面重合的充要条件,给出了保证机动平面与瞄准平面重合、反向重合的控制指令,最后进行了数值仿真。仿真结果表明,所得控制指令能够实现对机动平面快速准确的控制。     

无人作战飞机空中加油建模与近距机动控制律设计

针对无人作战飞机(UCAV)空中加油时存在加油机尾流干扰导致相对位置难以保持的问题,基于等效气动效应法建立了UCAV动力学模型,并设计了近距机动最优飞行控制律。将加油机尾流对UCAV的影响等效为平均风速度和风梯度,计算出附加于UCAV的诱导力系数和诱导力矩系数,建立了含尾流扰动的受油机模型。以位置跟踪误差的积分为增广状态,基于加权二次型性能指标设计了近距机动最优飞行控制律。仿真结果表明,UCAV模型能真实地体现尾流对受油机的影响,并通过设计的近距机动控制律可有效实现对加油机相对位置的精确跟踪。