[發明專利]一種高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解方法

有效

• 申請號: 201910339737.9
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110147521B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陳萬春;趙鵬雷;余文斌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解方法，將GER坐標系下高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解轉換為AGI坐標系下高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析的求解，之后再將AGI坐標系下的解析解解算到GER坐標系中，獲得了較高精度的高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道的縱程、橫程、速度、高度以及彈道傾角的解析解，為快速彈道規劃、彈道預報提供支持。

技術領域

本發明涉及航天技術和武器技術領域，更具體的說是涉及一種高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解方法。

背景技術

20世紀60年代以來，因高超聲速飛行器具有射程遠、速度快、機動能力強、突防能力強等優點，高超聲速技術得到了廣泛而深入的研究，其中求解高超聲速飛行器再入彈道解析解則是關鍵技術之一。雖然隨著彈載計算機性能的提高，高精度的最優再入彈道數值解已被獲得，但由于其伴往往伴隨著巨大的計算量，尤其是在需要實時修正及迭代求解最優解時，對彈載計算機的性能要求較高，而難以被應用于在線彈道預報、軌跡規劃與制導系統設計等方面。而解析求解則具有計算量小、實時性強等特點，且所獲得的解析表達式具有顯著的物理含義，有助于提升對彈道機理的研究和認知水平。

跳躍滑翔再入彈道是高超聲速飛行器在遇到無法規避的禁飛區時可采取的一種有效突防手段，由于其軌跡及落點預報十分困難，具有很強的突防能力。因此，獲取跳躍滑翔再入彈道解析解，一方面有助于高聲速飛行器突防彈道的優化設計，另一方面也可應用于高超聲速飛行器再入彈道的精確預報，從而提高攔截系統的作戰效能。但由于跳躍滑翔彈道的彈道傾角及其導數無法像平穩滑翔彈道一樣近似為零，造成系統方程的非線性與耦合性非常強，求解跳躍滑翔彈道解析解的難度十分巨大。

因此，如何獲得高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析解是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解方法，獲得了較高精度的高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道的縱程、橫程、速度、高度以及彈道傾角的解析解，為快速彈道規劃、彈道預報提供支持。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道解析求解方法，包括：

步驟1：在地心赤道旋轉坐標系(GER)中建立高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道動力學與運動學方程；

步驟2：建立輔助慣性坐標系(AGI)以及在AGI坐標系下建立高超聲速飛行器跳躍滑翔彈道動力學與運動學方程；

步驟3：計算AGI坐標系下的等效橫、縱向升阻比；

步驟4：基于步驟2建立的動力學與運動學方程、步驟3得到的等效橫、縱向升阻比以及奇異攝動理論求解縱程、橫程與速度解析解；

步驟5：基于正則攝動理論對步驟2建立的動力學與運動學方程進行正則化，得到各階子系統；

步驟6：基于步驟5得到的各階子系統求解高度與彈道傾角解析解；

步驟7：解算AGI坐標系下的解析解到GER坐標系中。

優選的，步驟1具體包括：

針對旋轉地球模型，在垂直平面內建立高超聲速飛行器的運動學與動力學模型：