孟夏莹, 杜 君, 刘 健

(电磁散射重点实验室,上海 200438)

0 引言

高超声速飞行器是指利用稀薄大气特点以马赫数为5以上的速度在(20～100)km 的临近空间进行高超声速机动飞行的飞行器。高超声速飞行器飞行速度快、机动能力强,是用于突破下一代一体化防空系统的革命性装备,对国家战略安全起着至关重要的作用。高超声速飞行器包括无动力的高超声速助推滑翔飞行器和有动力的高超声速巡航飞行器。其中,高超声速助推滑翔飞行器能够无动力滑翔数千至一万余公里,并具有较强的侧向机动和突防能力,能携带核弹头或常规弹头实施远距离快速打击。这类飞行器在助推段由火箭运载携带至最高点,飞行器与助推火箭分离,通过改变姿态和控制变量再入大气层,然后进入无动力滑翔阶段。高超声速滑翔飞行器在滑翔阶段具有较高的升阻比,由于受到重力、阻力以及升力等作用,其运动轨迹往往呈现出“跳跃”特征。因此,研究高超声速滑翔飞行器的运动弹道具有重要意义,能够为高超声速导弹轨迹规划与制导系统设计等任务提供参考。

高超声速滑翔飞行器滑翔段的运动弹道分为平衡滑翔和跳跃滑翔两种,高超声速飞行器的运动状态和控制量决定着其飞行时受到的气动力。当纵向上的气动升力、重力和离心力的合力为0时,高超声速飞行器处于平衡滑翔状态;当这一合力不为0 时,高超声速飞行器处于跳跃滑翔状态[1]。CHEN 等[2]对飞行器的平衡滑翔轨迹进行了深入分析,推导了速度、航迹倾角和飞行高度等状态量之间的解析关系;李广华等[3]区分了平衡滑翔和跳跃滑翔,基于平衡滑翔状态仿真分析了跳跃轨迹的运动参数变化规律。……