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高超声速滑翔再入飞行器的可达区快速预测*

2021-02-01孟凡坤

国防科技大学学报 2021年1期
关键词:优化方法

吴 楠,王 锋,赵 敏,孟凡坤

(1.中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 数据与目标工程学院,河南 郑州 450001;2.中国人民解放军95894部队,北京 102211)

高超声速滑翔再入飞行器[1-2](Hypersonic Glide Reentry Vehicle,HGRV)的可达区是指在某些约束条件下,飞行器在地球表面上可达范围的边界曲线[3]。可达区作为飞行器纵横向机动能力和打击区域的反映,其计算具有重要意义。

可达区计算的内容包括两个方面,一是最大横程的计算方法,二是边界的获取方式。其中前者的关键是获得倾侧角的变化规律,目前有三种方法:①通过伪谱[4-5]或粒子群[6]等数值优化方法获得倾侧角的变化规律;②利用最优化原理[7]或再入走廊边界[8]推出倾侧角的控制律表达式;③将倾侧角设置为常值[9]。这三种方法的精度、运算量和依赖的先验信息量是逐渐减小的。可达区边界的获取目前有两种方法:①遍历法,即通过计算不同纵程或倾侧角条件下的最大横程弹道,将末段点连接构成边界;②椭圆近似法,即将可达区近似为椭圆形,利用最大纵程和最大横程三个末端点计算椭圆参数形成边界[10]。相比之下遍历法计算的边界与实际更为符合,但带来的问题是运算量急剧增加。

传统的可达区计算方法通常为上述方法的不同组合,在计算精度和运算量上具有较大差异,但均是从飞行器设计方的角度,即在已知详细的参数和约束条件下进行构建,重视准确性而忽略时效性,通常用于飞行器的弹道设计与性能分析。然而对于防御方,对来袭的HGRV进行预警和威胁评估也需要对其可达区进行预测,而传统的可达区计算方法不太适用,原因为:一方面,此时HGRV作为非合作目标,相关参数和约束是未知的;……

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