收藏本站
《国防科学技术大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

制导炸弹投放区计算研究

耿丽娜  
【摘要】: 制导炸弹是一种廉价、高效的精确制导武器,随着现代战争对精确打击需求的增长,其在武器家族中的地位也越来越重要。与常规重力炸弹相比,它不仅打击精度高,而且还可在中高空区域投放,能有效减轻飞行员操作负担,提高载机生存能力。全面评价制导炸弹武器效能,尤其是适用范围是研制方必不可少的一项工作,这个适用范围就是通常意义下的投放区。论文以某典型制导炸弹为研究对象,系统研究制导炸弹投放区的计算问题,并通过实用性分析,增强投放区计算的实用价值。论文主要研究内容包括: 首先,建立制导炸弹投放区的计算模型,包括制导炸弹动力学模型和投放区几何模型。根据工作高度和计算精度构建合适的环境模型,并考虑工程实际需要,将过载作为控制量;为研究射面投放和离轴投放两种情况,分别建立射面质点弹道模型和离轴质点弹道模型。综合各种定义方式,给出较为完整的投放区定义。本质上,投放区边界主要由制导炸弹最优滑翔能力决定。因此,通过简单的平移变换可将投放区边界问题转化为多个最优射程问题。同时,根据制导方法、投弹方向、有无扰动将投放区分为方案型与导引型、射面与离轴、理想与实际三大类。 基于最大值原理,引入同伦方法,提出一种高精度方案型投放区计算方法。首先利用同伦方法的大范围收敛特性,构造原最大射程问题的同伦映射,推导了最大升阻比控制规律,以最大升阻比弹道作为初始解轨迹。随着调节系数从0连续变化至1,同伦轨迹也连续过渡到原最大射程问题的解轨迹。该方法克服了最大值原理求解最优控制问题时对协态初值的过度敏感,且因最大升阻比弹道提供的初始轨迹非常接近原问题的最优解,计算收敛更快。最后,利用所提方法计算了典型条件下的射面方案型投放区和离轴方案型投放区。 根据微分平坦理论,提出了一种基于直接法的导引型投放区计算方法。引入微分平坦变量对弹道模型进行重新描述,以该模型为基础采用直接法计算导引型投放区。导引律既是在线生成弹道的规律,也是一种路径约束。如果仍利用同伦方法进行求解,路径约束处理繁琐,且收敛效果不甚理想。经平坦变量描述的弹道模型,因大部分微分约束被转换为代数约束,需离散化的微分约束和待优化变量减少,计算量也减少,既发挥了直接法善于处理路径约束的优势,又避开了直接法计算量大的缺点。最后,利用所提方法计算了典型条件下的射面导引型投放区和离轴导引型投放区。 由前面的分析与仿真可知,相同条件下导引型投放区的射程范围、离轴能力均小于方案型投放区。其根本原因在于导引型投放区受导引律决定的路径约束,解空间更小。针对该问题,提出一种基于复合制导体制的扩展投放区定义与计算方法,在中制导方案段定义最大水平末速的性能指标,为中末两段的顺利交班设计平滑段,并计算典型条件下的扩展型投放区。仿真结果表明,该型投放区结合了方案型与导引型投放区的优势,具有范围广、制导精度高的特点。 围绕投放区实际使用中存在的几个问题进行了讨论。1)提出了一种选取拟合变量、指定拟合顺序以及规定计量单位的投放区数据预处理方法,并通过实例说明了该处理方法对拟合精度的贡献;2)根据实际投弹扰动因素的作用时刻,将其分成初始状态误差和飞行过程干扰两类。并给出前者独立作用时,投放区命中概率计算式。因后者作用于弹道积分的每个周期,对投放区命中概率的影响可通过拉偏试验展开分析。由综合各类扰动因素的蒙特卡洛试验揭示了投放区相应变化规律;3)从三个角度诠释投放区计算中的通用性涵义,认为提高单条弹道优化的效率、建立批量弹道计算的异常处理机制,以及寻求投放区随弹道参数连续变化的规律,都是增强通用性的途径。 论文引入了数值计算的新方法研究制导炸弹投放区的获取问题,探索了投放区使用时存在的问题并提出了相应的解决方案,通过仿真与分析验证了所提方法的有效性。文中的论述充分结合了制导炸弹的研究背景,算例设计均以实弹参数为参考,分别给出了多种条件下的各型投放区及对比分析,对于新型制导炸弹的研制具有借鉴意义。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TJ414

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林波,孟秀云,刘藻珍;有末端姿态角约束的机载布撒器导引律设计[J];弹箭与制导学报;2005年02期
2 张友安,胡云安,顾文锦;针对变速机动目标的变速导弹三维导引律[J];飞行力学;2002年01期
3 潘云芝;潘传勇;;导引律研究现状及其发展[J];科技信息;2009年13期
4 汪家芸,尔联洁,吴文正,王小冬;大气层外拦截变结构导引律[J];航空学报;1996年02期
5 ;变前置角变结构导引律设计方法取得突破性成果[J];战术导弹技术;2000年02期
6 陈胜琪;;空对地导弹的变结构三维导引律(英文)[J];火力与指挥控制;2009年05期
7 蔡洪;胡正东;曹渊;;具有终端角度约束的导引律综述[J];宇航学报;2010年02期
8 肖顺旺;安志勇;李升才;曹营军;李丽娟;;基于不同导引律的脉冲修正弹广义弹道偏差研究[J];弹箭与制导学报;2010年02期
9 柯浩,过崇伟,周慧钟;全向攻击比例导引律的优化及其攻击特性研究[J];北京航空航天大学学报;1991年03期
10 杨春泉;倪世宏;谢川;吴文海;;基于MATLAB的TPN捕获域仿真研究[J];弹箭与制导学报;2003年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱维坤;曾国强;;微小卫星空间碎片清理方式应用探讨[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
2 侯明善;;远距复合制导弹道交接律参数选择分析[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
3 王钊;李世华;费树岷;;非奇异终端滑模导引律[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
4 张金鹏;侯明善;刘怀勋;段朝阳;;非线性修正比例导引律及其实现方法研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
5 张振南;李兴玮;;攻击机动目标的制导律研究[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
6 顾文锦;张汝川;赵红超;;基于自适应模糊神经网络逼近的滑模制导算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 顾文锦;张汝川;于进勇;;反舰导弹航向平面模糊滑模控制导引一体化研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
8 胡云安;赵永涛;李静;;一种基于BP神经网络的最优中制导律设计[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
9 王钊;李世华;张涛;费树岷;;基于有限时间控制的制导律研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 张晨光;张高飞;陈大融;;基于扩张状态观测器的鲁棒制导律设计[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王文郁 整理;和谐社区建起小鸟乐园[N];中国消费者报;2011年
2 ;有效防伪:购买之前识真假[N];中国质量报;2004年
3 记者 郭晓静 实习生 杨玲;不再“一锤定音”[N];重庆日报;2004年
4 ;OTC广告:要“讲究”不要“将就”[N];医药经济报;2004年
5 曹健;“狡猾”狐狸能灭鼠,我国草原省区将推广[N];新华每日电讯;2006年
6 达县农业局;“生物导弹”防治玉米螟效果显著[N];四川科技报;2008年
7 刘枫;武江区加强力量除“四害”[N];韶关日报;2008年
8 刘鹏;瑞昌 转变投向壮大民企[N];中华合作时报;2003年
9 李风;专家预测今年杭州房价还将小幅增长[N];中国国土资源报;2005年
10 记者  洪琦;训练狐狸抓老鼠 每亩花一分钱[N];宁夏日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 耿丽娜;制导炸弹投放区计算研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 孙胜;有限时间收敛寻的导引律[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 孙胜;有限时间收敛寻的导引律[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王宇航;基于ADRC的直接侧向力/气动力复合控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 程凤舟;拦截战术弹道导弹末段导引和复合控制研究[D];西北工业大学;2002年
6 杨宝庆;基于预测控制的大气层外KKV制导控制规律研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 高磊;水下目标被动跟踪及自适应导引律研究[D];西北工业大学;2002年
8 张安民;纯方位目标运动分析与鱼雷智能导引律研究[D];西北工业大学;2002年
9 秦昌茂;高超声速飞行器分数阶PID及自抗扰控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 赵占祥;GPS/SINS/MMW复合制导关键技术研究[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张振南;面向机动目标打击的导引律研究与设计[D];国防科学技术大学;2010年
2 李阳;空间拦截器变结构末制导律及其稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 廖祥学;非线性鲁棒控制理论在导弹制导中的应用[D];重庆大学;2006年
4 赵鑫宇;简易制导炸弹的导引律研究[D];南京理工大学;2008年
5 张剑波;预警机引导战斗机发射空空导弹的仿真研究[D];西北工业大学;2007年
6 毛凯东;简易制导炸弹制导规律研究[D];南京理工大学;2007年
7 吴柢;多机协同多目标攻击关键技术研究[D];南京航空航天大学;2004年
8 徐鸣;空空导弹智能化制导律和三维动画仿真研究[D];南京航空航天大学;2006年
9 施蓉花;无人机自主飞行控制和自主攻击研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 计佳俊;远程空空导弹制导律研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026