【摘要】：隨著各國競相發(fā)展高效進(jìn)攻型武器,高精度的防御武器系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來。高超聲速目標(biāo)相對于普通目標(biāo)具有更快的飛行速度(超過5馬赫),更高的突防能力,更大的破壞力。利用傳統(tǒng)方式對高超聲速目標(biāo)進(jìn)行攔截存在控制難度大,難以達(dá)到精度要求等問題。為降低控制難度,本課題選用前向追蹤攔截方式對高超聲速目標(biāo)進(jìn)行空對空攔截,通過機(jī)動(dòng)將攔截器置于目標(biāo)前方,攔截器以較低的速度靠近目標(biāo)的預(yù)測飛行彈道,二者飛行方向保持一致,攔截器相較目標(biāo)具有更低的飛行速度,這一方式降低了控制難度,提高了攔截精度且降低了攔截器的性能要求,使得攔截過程更加合理高效。本文主要工作如下:根據(jù)前向追蹤攔截方式的工作原理,結(jié)合古典力學(xué)理論,建立了目標(biāo)與攔截器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型,進(jìn)而得到了相關(guān)參數(shù)的表達(dá)式。根據(jù)前向追蹤攔截的制導(dǎo)條件,結(jié)合比例導(dǎo)引的優(yōu)點(diǎn),利用變結(jié)構(gòu)控制對干擾具有自適應(yīng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種滑模變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律。該制導(dǎo)律采用了控制攔截器與目標(biāo)高度角成比例的思想,將低速攔截器始終控制在高速目標(biāo)之前,具有很好的魯棒性;同時(shí),針對滑模變結(jié)構(gòu)控制中存在的抖振問題,對制導(dǎo)律進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化,即用飽和函數(shù)代替滑模變結(jié)構(gòu)控制中原有的開關(guān)函數(shù)項(xiàng),從而抑制了系統(tǒng)內(nèi)的抖振。針對實(shí)際情況中,攔截器通常會(huì)受到空氣阻力的影響,導(dǎo)致其速度發(fā)生變化的問題,建立了攔截器三維外形模型,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行網(wǎng)格處理以及部分氣動(dòng)特性的數(shù)值計(jì)算,分析得到了攔截器不同馬赫數(shù)及不同高度下的所受阻力情況;將氣動(dòng)分析得到的結(jié)果加入制導(dǎo)律中對攔截過程進(jìn)行全彈道仿真。以空對空攔截為例,基于MATLAB平臺(tái)分別對攔截器速度不變和變化的條件下以及目標(biāo)非機(jī)動(dòng)與目標(biāo)機(jī)動(dòng)兩種情況下的攔截過程進(jìn)行數(shù)值仿真,將仿真結(jié)果進(jìn)行對比。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該制導(dǎo)律的可行性和強(qiáng)魯棒性,并具備推廣價(jià)值。本課題的研究成果對前向攔截制導(dǎo)律的設(shè)計(jì),以及面向高超聲速目標(biāo)的地空攔截推廣具有實(shí)際意義。
【圖文】：

美國GBI系統(tǒng)攔截示意圖

圖 1- 2 俄羅斯 S-500 防空導(dǎo)彈高超聲速巡航導(dǎo)彈攔截問題的研究不同于普通防空問題的研究和高機(jī)動(dòng)性，這使得針對高超聲速目標(biāo)進(jìn)行的攔截將更難以控對攔截器性能提出了更高要求，，如提高彈載導(dǎo)引頭對大距離目
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TJ765;V448

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