第一篇 高速远程打击飞行器及数学模型 1
第1章 世界高速远程精确对地打击飞行器发展动向 1
1.1助推-滑翔飞行器发展动向 1
1.2高速再入飞行器发展动向 3
1.2.1弹道式再入飞行器 3
1.2.2滑翔再入飞行器 4
1.2.3部分轨道再入飞行器 5
1.3概念及关键技术发展 5
1.3.1概念及应用模式 5
1.3.2关键技术发展情况 6
第2章 飞行器仿真数学模型 13
2.1引言 13
2.2弹道分段 13
2.3运动模型 14
2.3.1坐标系定义 14
2.3.2坐标系间的转换关系 14
2.3.3运动方程 15
2.3.4运动方程简化 18
2.4运载火箭质量估算模型 19
2.4.1起飞质量 19
2.4.2各级参数 21
2.3.3主动段弹道划分 21
2.4.4举例验证 22
2.5典型飞行器气动构型 23
2.5.1升力体 23
2.5.2翼身融合体 24
2.5.3轴对称旋成体 25
2.5.4乘波体 26
2.6升力体滑翔飞行器气动性能 27
2.6.1控制方程 27
2.6.2数值离散 28
2.6.3湍流模型 29
2.6.4边界条件 29
2.6.5计算结果及数据处理 29
2.7约束模型 30
2.7.1过程约束 30
2.7.2端点及控制量约束 31
第二篇 助推-滑翔飞行器弹道特征及应用 32
第3章 助推-滑翔飞行器弹道优化与应用 32
3.1引言 32
3.2优化方法 32
3.2.1 Bolza最优控制问题 32
3.2.2 Radau伪谱法 33
3.2.3hp-自适应更新方法 34
3.3滑翔段初始参数选择 36
3.3.1初始倾角范围 36
3.3.2初始速度范围 38
3.3.3初始高度范围 39
3.4全程优化方案 40
3.4.1优化方案 40
3.4.2优化结果分析 41
3.5可达区仿真与分析 43
3.5.1航程、纵程及横程定义 43
3.5.2可达区的仿真算例 44
3.5.3终端约束条件的影响 44
3.6绕飞规避能力分析 46
3.6.1针对不同目标的绕飞情况 47
3.6.2盲区的影响因素 49
3.7小结 50
第4章 落角约束下飞行器撞击弹道 52
4.1引言 52
4.2飞行器的末导引律 52
4.2.1运动方程 52
4.2.2落角约束的滑模变结构导引律 53
4.2.3末制导弹道仿真 55
4.3末制导阶段交接班指标 56
4.3.1搜索法 56
4.3.2交接班指标的选取 57
4.4交接窗口分析 60
4.4.1无初始参数误差的交接窗口 60
4.4.2参数误差对落点精度的影响 61
4.4.3蒙特卡洛法 62
4.4.4仿真结果 63
4.5末制导阶段的攻击范围 63
4.5.1导引律对移动目标适应性 64
4.5.2有效攻击范围 65
4.6小结 66
第三篇 弹道式再入打击方案特征及应用 67
第5章 弹道式再入打击方案特点 67
5.1引言 67
5.2最优离轨制动计算模型 67
5.3弹头垂直再入可行性 70
5.3.1有限推力离轨制动 70
5.3.2连续小推力离轨制动 73
5.4最小再入角及再入速度分布 76
5.4.1最优初始参数计算方法 76
5.4.2弹头再入参数 80
5.5最小再入角要求下离轨制动性能 84
5.5.1不同空重动能弹离轨燃料消耗 84
5.5.2不同轨道倾角离轨燃料消耗 86
5.5.3平台侧向机动覆盖能力 86
5.6弹道式再入打击特点 88
5.7小结 88
第四篇 滑翔再入飞行器特征及应用 89
第6章 弹着角约束制导律及指标 89
6.1引言 89
6.2弹着角约束下的变结构制导律 89
6.2.1弹着角约束变结构制导律设计 89
6.2.2无动力制导弹药动力学模型 92
6.3制导性能验证 93
6.3.1弹着角约束性能对比验证 93
6.3.2高速条件下制导性能 95
6.4动能弹弹道特性影响因素 97
6.4.1投放速度对弹道特性的影响 97
6.4.2投放倾角对弹道特性的影响 98
6.4.3投放高度和目标距离对弹道特性的影响 99
6.5动能弹最优投放指标 101
6.5.1多学科集成优化设计方法 101
6.5.2计算方法验证 102
6.5.3标准投放指标 106
6.6小结 108
第7章 飞行器下压段多约束预测-修正导引律及指标 110
7.1引言 110
7.2飞行器动能撞击最优弹道特性 110
7.2.1飞行器末段动力学模型 110
7.2.2飞行器最优撞击弹道特性 111
7.2.3飞行器垂直动能撞击可行性 114
7.3飞行器多约束预测-修正末导引律设计 117
7.3.1终端角度约束预测控制指令生成 117
7.3.2减速修正制导指令生成 120
7.3.3制导飞行仿真流程 121
7.4制导方法验证及初始参数 121
7.4.1制导性能对比验证 121
7.4.2弹道偏角偏差适应能力 124
7.5下压段飞行弹道影响因素 125
7.5.1初始倾角对下压段弹道的影响 125
7.5.2初始速度对下压段弹道的影响 126
7.5.3投弹点距离对下压段弹道的影响 128
7.6飞行器下压段进入窗口 129
7.6.1不同初始倾角下最小初始速度 129
7.6.2投弹点距离分布 130
7.6.3典型投弹点进入窗口 131
7.7小结 133
第8章 飞行器滑翔段技术方案及指标 134
8.1引言 134
8.2多约束条件下最优滑翔轨迹指标参数 134
8.2.1飞行器再入滑翔段动力学模型 134
8.2.2算例验证 135
8.3再入滑翔段性能指标 137
8.3.1再入角可行范围 138
8.3.2再入速度可行范围 139
8.3.3最小终端倾角 140
8.3.4飞行器绕飞规避能力 141
8.4再入滑翔段最优非线性反馈制导方案 143
8.4.1气动系数偏差对开环控制轨迹的影响 143
8.4.2最优非线性反馈制导方案 144
8.4.3误差干扰下制导性能分析 148
8.5再入飞行器地面可达范围解析算法及其影响因素 151
8.5.1纵程与横程近似关系建立 152
8.5.2地球表面近似可达区域计算 152
8.5.3解析算法验证 155
8.5.4再入覆盖范围分布特征 157
8.5.5对地覆盖范围影响因素 158
8.6小结 159
第9章 飞行器空间部署及离轨方案 161
9.1引言 161
9.2飞行器空间部署形式 161
9.2.1轨道面数量的设计 161
9.2.2单个轨道面内飞行器部署数量 164
9.3回归轨道设计 167
9.3.1轨道回归方程 167
9.3.2圆回归轨道方程求解 168
9.4飞行器最优离轨制动方案及指标 170
9.4.1再入速度范围 170
9.4.2标准速度下再入角范围 171
9.4.3优化指标和发动机作用方式对飞行器过渡段飞行的影响 173
9.4.4逆行轨道最优再入参数 176
9.4.5平台可行质量范围 177
9.4.6不同初始质量的最优推力角变化 178
9.5制动发动控制方案 180
9.5.1发动机关机方案 180
9.5.2不同制动点位置控制方案适应性 181
9.5.3不同初始质量控制方案适应性 182
9.6小结 184
第五篇 总体方案设计与仿真演示 186
第10章 典型方案设计及指标 186
10.1助推-滑翔式飞行器任务规划 186
10.1.1主动段关机点的选取 186
10.1.2运载火箭性能参数规划 187
10.2高速再入滑翔飞行器方案设计 188
10.2.1卫星搭载型 188
10.2.2可重复使用型整体结构及应用指标 190
第11章 飞行器再入突防能力 195
11.1探测概率分析 195
11.1.1预警卫星探测概率 195
11.1.2预警雷达探测概率 195
11.2反导武器拦截能力 197
11.2.1拦截弹数学模型 197
11.2.2不同拦截武器基本情况 201
11.2.3拦截对抗仿真分析 204
参考文献 209