考虑射程损失的高超声速飞行器突防弹道分析与设计方法

研究了高超声速飞行器突防机动造成速度损失进而影响射程的问题。高超声速飞行器在面对拦截威胁时需要靠自身机动进行躲避,而机动躲避将会使得飞行状态产生偏离,进而影响高超声速飞行器射程。针对此问题,首先分别建立弹道式和滑翔式高超声速飞行器运动学和动力学模型,然后考虑突防机动过程中造成的速度、弹道倾角等弹道参数变化,分别对弹道式和滑翔式高超声速飞行器的射程与弹道参数关系模型进行构建,得到突防机动-射程变化关系。之后, 通过数值仿真对突防机动-射程变化二者之间的关系进行验证,结果表明弹道式和滑翔式高超声速飞行器的机动均会导致射程变化,且变化规律与理论分析基本一致,验证了所提出突防机动-射程变化模型的正确性和有效性。最后,基于突防机动-射程变化模型,针对两种高超声速飞行器分别给出对射程变化影响较小的突防机动策略,为提升飞行器飞行性能提供理论和方法基础。     

在SGI图形工作站上实现低空突防三维视景及跨平台实时仿真

研究了在SGI OCTANE工作站上，如何跨平台完成数据通信，并基于MultiGen Ⅱ/Vega软件实现低空突防三维视景实时仿真的方法。首先利用MultiGen Ⅱ建立仿真系统所必需的复杂三维模型，然后利用Vaga实现对飞机模型的三维驱动算法，最终以三维仿真的方式实现飞机沿景优航迹进行综合低空突防飞行的三维视景。本三维仿真系统不论从开发手段，还是在现有技术上，符合仿真系统三维化的发展趋势，符合虚拟现实及仿真系统网络化的要求，为综合低空突防提供了逼真的三维场景。     

基于资源观的低空及低空经济

提出了将围绕低空空域资源以及存在于低空的气候资源和空气资源而展开的经济活动集合视为一种经济形态的设想,称之为低空经济,并对其产业构成和产业活动形式进行初步探索。对于中国这样一个自然资源相对匮乏、人口众多、经济尚不发达的负责任大国,发展低空经济尤其具有现实意义。     

基于可达集的无人机低空飞行冲突解脱算法

针对无人空中交通管理（UTM）中的冲突解脱问题，提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域，保证无人机（UAV）飞行过程的安全性。基于相对运动的概念，通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞系统进行建模，同时利用水平集方法和最优控制理论对无人机的可达集进行分析和计算，使用机载传感器获取无人机与周围物体的信息，为每架无人机提供新的避撞策略。通过3种不同空域环境的飞行案例进行仿真实验，验证了该策略不仅可以得到平滑的飞行路径，实时安全地解决冲突解脱问题，而且针对合作/非合作目标均有效。     

基于发射时间序列的反舰导弹联合突防方法

为了使多型反舰导弹达到饱和攻击的目的,最理想的情况是同批次的异型导弹在同一时刻飞行到同一目标的防空区域。研究了单横队队形舰艇编队的异型导弹联合突防问题。针对舰艇编队时各个舰艇与目标的距离不同、反舰导弹的飞行速度不同、飞行航向不同等因素,建模求解了同批次异型导弹的发射时间序列。     

基于最优机动参数的靶弹变轨研究

在跃升机动、蛇行机动、摆式机动和螺旋机动4种机动的变轨通用控制指令形式基础上,以拦截弹脱靶量的大小作为评判靶弹突防效果的指标,建立了末端机动靶弹突防效果的脱靶量分析模型,并提出了上述4种形式变轨突防最优参数的设计方法。在这些最优参数的作用下,导弹靶弹的机动变轨可实现最佳的突防效果,从而提升防空导弹的实战训练效果。     

多弹最优协同诱导突防制导律

针对多弹协同突防问题提出了一种最优协同诱导突防制导律，基于诱导碰撞策略实现有效突防。首先构建了多弹协同对抗非线性模型，并基于零控脱靶量和零控碰撞角进行线性化。然后考虑拦截弹和进攻弹均为二阶驾驶仪动力学特性条件下，将各拦截弹碰撞距离和拦截弹碰撞角扩展到状态方程中，并利用状态转移矩阵降低状态方程维度。在此基础上,设计包含碰撞角约束的快收敛扩展性能指标函数，采用碰撞时间匹配策略推导出多弹最优协同诱导解析制导律的一般形式，并给出2枚进攻弹对2枚拦截弹典型场景下的突防制导律。最后通过典型场景仿真验证了最优协同诱导突防制导律的有效性。     

大涡模拟技术在航空湍流研究中的应用

航空湍流是威胁飞行安全的重要因素，它的形成机制复杂，一直是航空气象研究中的重点难点问题之一。近年来，随着大涡模拟（large eddy simulation,LES）技术的发展，LES已经成为研究航空湍流问题的重要方法。本文围绕在飞机起降阶段的飞机尾涡和低空湍流以及巡航阶段的对流湍流、山地波湍流和晴空湍流这五类航空湍流对飞机颠簸造成的影响，综述了LES技术在相关方向的研究进展，并对LES技术应用中亟需解决的问题及未来的重点研究方向进行了总结与展望。整体来看，航空湍流的LES模拟研究已经取得较大进展，高分辨率的LES可以更加明确航空湍流的来源和生命周期，显著提升了对航空湍流的机制认知和诊断预警能力。但在机制方面，对各种复杂湍流过程的相互影响机制仍然不够清楚；在数值模式技术方面，LES模拟与模式初始状态、边界条件和模式参数化方案的敏感性问题仍然有待解决。未来，LES与中尺度区域模式变网格嵌套技术、动态网格技术、集合预报与概率预报技术的发展，以及与深度学习等方法的结合都将进一步有效提升LES在航空湍流模拟方面的计算效率和预报能力。