[發明專利]一種參數攝動自適應的制導火箭彈垂直攻擊制導方法

有效

• 申請號: 202010212247.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111306998B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張成;孔馨婉;蘇迪;王鵬;楊波;劉超越
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F42B15/01
• 分類號: F42B15/01
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發明公開了一種參數攝動自適應的制導火箭彈垂直攻擊制導方法。使用本發明能夠有利于降低對于有垂直攻擊要求的火箭彈的末制導階段對過載能力的要求。在火箭彈飛過彈道頂點之后，采用數值積分等方式，計算導彈以標準全效攻角下壓飛行到滿足垂直彈道條件后，其彈體質心在目標點水平面的投影的位置，計算得到有控脫靶量，在第一階段利用估計的有控脫靶量進行反饋控制，實時調整舵機指令，實現在距離目標較遠時滑翔增程，在接近目標時快速下壓形成垂直彈道，同時進一步消除擾動產生的飛行誤差。當導彈形成垂直彈道后，轉入末制導，按照比例導引攻擊目標。

技術領域

本發明涉及彈藥制導控制技術領域，具體涉及一種基于參數攝動自適應的制導火箭彈垂直攻擊制導方法以及調整策略，可適用于制導火箭彈、制導炮彈、制導航彈、導彈等制導武器裝備。

背景技術

對于大多數種類的戰斗部來說，落角是影響戰斗部威力發揮的重要因素，以殺傷爆破戰斗部為例，由于戰斗部的破片飛散方向主要集中在彈軸的法向平面附近，落角較小時戰斗部破片大部分飛向近距地面和天空，戰斗部威力的發揮受到很大影響。再以侵徹戰斗部為例，大的落角有利于戰斗部的侵徹作用，小落角情況下，侵徹戰斗部很容易在硬點目標表面滑移造成滑脫，以致無法侵入目標體，攻擊效能完全喪失。基于此，具有落角約束的導引律一直以來都是彈藥制導領域研究的熱點問題。

常規的落角約束問題往往簡化了彈體的動力學環節，直接從運動學出發來解決落角約束問題。論文《帶落角和時間約束的網絡化導彈協同制導律》(張春妍,宋建梅,侯博,等.帶落角和時間約束的網絡化導彈協同制導律[J].兵工學報,2016,v.37；No.228(03):50-57.)對單枚導彈給出了帶命中落角約束的偏置比例導引律，并推導出了對應的導彈剩余攻擊時間的估算表達式。但是在實際的工程設計中，必須考慮參數攝動情況和外界干擾對制導環節的影響。若制導律不能及時消除上述影響，則會造成最終的脫靶量增大，甚至制導律不收斂的情況。

綜上所述，對于垂直攻擊任務而言，其制導方案一方面需要在保證能形成垂直落角，保障落點精度的同時，對于彈體自身參數攝動和外界干擾能夠自適應地去修正制導偏差，并且考慮到彈載計算機的計算能力的限制，其制導方案不應過于復雜，計算量不宜過大。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于參數攝動自適應的制導火箭彈垂直攻擊制導方法，在火箭彈飛過彈道頂點之后，采用數值積分等方式，計算導彈以標準全效攻角下壓飛行到滿足垂直彈道條件后，其彈體質心在目標點水平面的投影的位置，計算得到有控脫靶量，在第一階段利用估計的有控脫靶量進行反饋控制，實時調整舵機指令，實現在距離目標較遠時滑翔增程，在接近目標時快速下壓形成垂直彈道，同時進一步消除擾動產生的飛行誤差。當導彈形成垂直彈道后，轉入末制導，按照比例導引攻擊目標。本發明可用于制導火箭彈的降弧段制導，有利于降低對于有垂直攻擊要求的火箭彈的末制導階段對過載能力的要求。

具體的，

本發明的參數攝動自適應的制導火箭彈垂直攻擊制導方法，將制導火箭的降弧段分為兩個階段，其中，第一個階段為從彈道頂點到末制導前夕的階段，第二個階段為末制導段；

在第一個階段，實時估算火箭彈以標準全效攻角飛行到滿足大落角條件時的彈體質心到目標點的距離，這一距離稱為有控脫靶量；以有控脫靶量為反饋量，進行反饋控制；當滿足大落角條件，或者是當計算有控脫靶量時出現在觸地前無法滿足大落角條件時，導彈進入末制導階段；

其中，大落角條件為：導彈的彈道傾角小于或等于設定的目標彈道傾角；

標準全效攻角為一常值，其值為：舵機以最大能力下壓時所能產生的最大負攻角的40％～80％，且不超過負方向上的最大失速攻角的80％。