返回式卫星烧蚀热防护机理与数值模拟

详细讨论了低温炭化材料的质量损失和吸热机理。利用分层模型,给出具有不同物理和化学特性的各层的能量守恒关系。用积分法给出各层热防护的数值模拟,数值模拟计算结果与一维热传导解析解结果一致,亦与地面烧蚀实验結果一致。     

基于雷诺数的大气阻力模型在飞行器再入预报中的应用

随着对空间技术服务需求的增加和空间碎片主动移除技术的实现,未来空间碎片将以数量多、质量大、难分解等特点频繁再入大气层,给地面人员和财产安全造成更多威胁。因此,亟需对火箭体等大型航天器的大气再入进行预警,然而因缺乏合适的大气阻力系数模型难以实现高精度的大气再入预报。为此,在简化航天器模型的基础上引入基于雷诺数的大气动力模型,通过RK6(7)对运动微分方程数值积分得到预报结果,并与高精度数值轨道传播器HPOP以及半解析轨道传播器WHU-SST的预报结果进行对比。实验表明：在运动微分方程中引入基于雷诺数的大气动力模型提前30天对火箭体进行大气再入预报,精度显著提升,某些目标的预报误差从96%下降至7.8%;仅使用TLE数据,将新模型用于地面风险评估能够使真实陨落位置位于预报的统计陨落位置中。     

遗传算法在飞船再入纵向制导规律设计中的应用

探讨如何利用遗传算法的特点来自动设计飞船再入纵向制导规律。根据任务要求和约束条件，给出了遗传算法的目标函数和纵向制导律的设计步骤。通过仿真实例的结果，说明采用遗传算法能自动设计出满足任务要求的纵向制导规律。     

基于Gauss伪谱方法的高超声速飞行器再入轨迹快速优化

基于一种求解最优控制问题的新方法—Gauss伪谱法(Gauss Pseudospectral Method\|GPM) ,研究了高超声速飞行器滑翔式再入的快速轨迹优化问题。针对远程多约束条件下滑翔式再 入轨迹优化问题的难点,提出了基于GPM的串行分段优化策略,包括三个方面：(1) 构造了 设计变量初值生成器,获得近似最优解作为优化初值;(2) 提出从可行解到 最优解的串行优化策略;(3) 引入平衡滑翔条件构造动态分段点,将再入轨迹分为初始下降 段和滑翔段分别求解。以某高超声速再入飞行器为对象进行轨迹优化计算,仿真结果验证了 本文的轨迹优化方法具有较高的精度和计算效率。
     

雷达对再入机动目标跟踪算法研究

采用广义Ｋａｌｍａｎ滤波方法，通过在北天东雷达直角坐标系内建立相应的再入目标状态及雷达观测方程，再入目标的机动特性用一阶高斯马尔科夫过程描述，并增广到状态方程组之中，根据获得的带有测量误差的雷达测量信息对再入机动目标弹道进行估计，得到了满意的结果。     

飞行器再入段最优自适应积分滑模姿态控制

针对飞行器再入段的姿态跟踪控制问题,提出了一种最优自适应积分滑模控制(Optimal Adaptive Integral Sliding Mode Control, OAISMC)方法。首先针对飞行器的标称模型设计了基于状态相依黎卡提方程(State Dependent Riccati Equation, SDRE)的姿态控制器,使标称系统的性能满足提出的最优指标。然后,考虑系统的不确定性和外部干扰,在SDRE标称控制器的基础上设计积分滑模姿态控制方法,使系统在满足性能指标要求的同时,对不确定性和干扰具有鲁棒性。进一步采用自适应方法调整切换增益,避免了对复合干扰上界的先验要求,并引入滑模干扰观测器提高系统的性能。最后,仿真结果表明,在考虑外部干扰以及气动系数和大气密度摄动的情况下,本文设计的控制方法不仅能够实现姿态跟踪、满足设计的性能指标,而且具有较好的鲁棒性。     

弹道式飞行器再入高度惯性控制方案

弹道式飞行器再入时，常常要求在规定高度上发出开伞信号，目前用的过载延时控制方法误差太大。本文以飞行器轴向视速度及其积分为控制信号，用共扼方程法设计了一种惯性高度控制方案。计算结果表明，该方案的控制误差小于１００ｍ。     

天基对地打击武器飞行过程动力学分析与建模仿真

天基对地打击武器用于从太空对地面战略目标和高价值目标进行快速、准确的打击。本文运用空间飞行器动力学,在特定条件下,对天基对地打击武器的作战飞行过程分大气层外和大气层内2个阶段进行动力学分析,并利用建模仿真的方法得出在不同再入角和不同运行轨道高度的情况下飞行过程的相关数据,验证了天基对地打击武器作战迅速、打击时间短的特性,表明其在未来潜在的军事应用价值。     

自主学习干扰观测器驱动的重复使用运载器再入段滑模控制

针对重复使用运载器(RLV)再入段的姿态控制问题,设计一种具有自主学习干扰观测器(SLDO)的滑模控制器。基于奇异摄动理论及时标分离原则,将RLV的姿态动力学方程划分为外环和内环子系统。根据RLV再入段模型不确定性和外部干扰均随时间变化、不可忽略且无法预知边界等特点,结合2型模糊神经结构、误差反馈学习架构以及滑模控制(SMC)理论,提出一种新型在线自主学习干扰观测器。设计基于SLDO驱动的多元超螺旋滑模控制器,完成对再入段姿态的跟踪。最后,针对6自由度RLV模型进行了仿真分析,仿真结果证明了控制方法的有效性以及鲁棒性。     

烧蚀外形计算的一种自动调节人工粘性项的差分格式

在再入端头烧蚀外形计算中,通过对物形参数的自动滤波处理,构造出了一种附加人工粘性项三层显式差分格式。这种格式在外形变化波动区达一阶精度,在外形变化平稳区达二阶精度。数值试验表明,这种格式在保障外形计算精度和增大时间步长、节省计算机时都是有效的。