多排斜侧孔膛口制退器流场数值模拟

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作者 邱明 谢昊 +2 位作者 宋杰 陶宇翔 廖振强 《弹道学报》 北大核心 2025年第1期121-128,共8页

为精确计算某航炮多排斜侧孔膛口制退器制退效率,综合考虑弹丸对火药气体膨胀的阻碍作用和斜侧孔对气体的加速作用,进行膛口流场数值模拟。首先,对30 mm航炮进行两相流内弹道计算,得到弹丸到达膛口位置时的膛内气流状态;然后,建立膛口... 为精确计算某航炮多排斜侧孔膛口制退器制退效率,综合考虑弹丸对火药气体膨胀的阻碍作用和斜侧孔对气体的加速作用,进行膛口流场数值模拟。首先,对30 mm航炮进行两相流内弹道计算,得到弹丸到达膛口位置时的膛内气流状态;然后,建立膛口流场三维N-S方程,考虑弹丸与火药气体的作用,采用多面体网格静止区域和六面体结构网格运动区域相结合的三维动网格方法,对弹丸经过每排斜侧孔时火药气体三维瞬态流动进行数值模拟,并与不考虑弹丸运动的情况进行对比。结果表明:斜侧孔能导入膛内高压火药气体,并形成超声速气流且从斜后方喷出,从而产生较大的反后坐冲量,制退效率达到38.4%;弹丸对火药气体膨胀存在阻碍作用,在斜侧孔处出现更强的锥形斜激波,从而使更多火药气体从斜侧孔喷出,增加反后坐冲量,因此,此类膛口制退器数值模拟中必须考虑弹丸运动。该研究为新型多排斜侧孔膛口制退器设计、航炮与飞机的动态匹配研究提供了参考。 展开更多

关键词 航炮 制退器 斜侧孔 动网格 三维流场 制退效率

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石墨烯改性水性聚氨酯胶体冲击响应与电磁波吸收特性

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作者 李翔宇 苏子涵 梁民族 《弹道学报》 北大核心 2025年第3期1-7,42,共8页

针对超高分子量聚乙烯纤维复合材料中的水性聚氨酯胶体,采用高导电石墨烯进行电磁波功能改性,制备出兼具优异力学性能与电磁波吸收能力的胶体材料。通过准静态拉伸实验和分离式霍普金森压杆动态实验系统研究其力学响应特性,并结合矢量... 针对超高分子量聚乙烯纤维复合材料中的水性聚氨酯胶体,采用高导电石墨烯进行电磁波功能改性,制备出兼具优异力学性能与电磁波吸收能力的胶体材料。通过准静态拉伸实验和分离式霍普金森压杆动态实验系统研究其力学响应特性,并结合矢量网络分析仪在1~18 GHz宽频段内对吸波性能进行测试。结果表明,改性水性聚氨酯材料在准静态和动态条件下均表现出优秀的弹性与韧性,动态加载下具有明显的应变率效应和较强的能量吸收能力,且破坏模式随应变率变化显著。电磁波吸收方面,材料在L和S波段内的反射损耗低于-22.3 dB,吸收率超过99%;在C和X波段仍维持良好吸收性能;在Ku波段吸收能力有所下降,但总体仍优于-12 dB。研究表明,高导电石墨烯的引入有效构建了稳定的导电网络结构,显著增强了材料的电磁响应能力,同时未显著削弱其力学强度。基于石墨烯改性水性聚氨酯胶体的超高分子量聚乙烯纤维复合材料,有望兼具电磁隐身与防弹抗爆功能,在战场防护领域具有重要应用潜力。 展开更多

关键词 改性水性聚氨酯胶体 高导电石墨烯 动态力学性能 电磁波吸收

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基于SR-CDKF滤波的弹道目标雷达跟踪算法研究 被引量：3

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作者 贲思铭 马国梁 +1 位作者 许立松 于睿 《弹道学报》 北大核心 2025年第3期25-32,共8页

传统的雷达弹道跟踪滤波常采用的α-β-γ滤波方法,滤波精度有时难以满足要求。为此,提出了一种基于平方根中心差分卡尔曼滤波(SR-CDKF)的弹道目标雷达跟踪算法。首先描述了雷达跟踪弹道测量的问题,并在发射坐标系中建立了雷达测量方程... 传统的雷达弹道跟踪滤波常采用的α-β-γ滤波方法,滤波精度有时难以满足要求。为此,提出了一种基于平方根中心差分卡尔曼滤波(SR-CDKF)的弹道目标雷达跟踪算法。首先描述了雷达跟踪弹道测量的问题,并在发射坐标系中建立了雷达测量方程及高速炮弹目标质点弹道模型。然后,详细论述了α-β-γ滤波及SR-CDKF滤波的原理与实现步骤。将质点弹道方程离散化得到弹道目标的离散状态方程,在SR-CDKF滤波方法中除了对弹道诸元进行融合估计,还同时估计弹道目标阻力系数的修正系数,质点弹道模型中阻力系数误差具有很好的鲁棒性。在相同条件下,分别使用SR-CDKF与α-β-γ滤波弹道目标跟踪算法,进行弹道参数估计与落点预估的仿真实验,并将SR-CDKF滤波与α-β-γ滤波结果进行对比。结果表明SR-CDKF滤波算法滤波精度更高,能满足高速炮弹弹道目标的雷达跟踪要求。 展开更多

关键词 弹道目标 雷达跟踪 Α-Β-Γ滤波 SR-CDKF滤波 阻力系数

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滑翔制导炮弹多阶段全弹道不确定性传播方法 被引量：1

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作者 赵童伸 陈琦 +1 位作者 宋党帅 尹秋霖 《弹道学报》 北大核心 2025年第2期49-59,共11页

滑翔制导炮弹受有限的弹体空间和较小的控制舵面的影响,具有升阻比小、机动能力有限、抗干扰能力弱的特点,致使其对外部诸多复杂的不确定扰动因素较为敏感。为揭示不确定性在滑翔弹随机动力学系统中的传播机理,研究滑翔弹多阶段全弹道... 滑翔制导炮弹受有限的弹体空间和较小的控制舵面的影响,具有升阻比小、机动能力有限、抗干扰能力弱的特点,致使其对外部诸多复杂的不确定扰动因素较为敏感。为揭示不确定性在滑翔弹随机动力学系统中的传播机理,研究滑翔弹多阶段全弹道对各类随机不确定性因素的敏感性,建立了一种可以合理描述系统模型不确定性、初始状态不确定性、气动参数不确定性和气象不确定性的多维动力学模型,采用拉丁超立方采样策略,设计了一种基于非干涉多项式混沌展开和随机响应面法相结合的不确定性量化传播算法,并以滑翔弹全弹道不确定性量化传播问题为例进行仿真,并将仿真结果与蒙特卡洛仿真法的仿真结果进行对比分析。仿真结果表明:相较于助推火箭平均推力和大气密度参数的不确定性,滑翔弹全弹道以及落点精度对气动力参数的不确定性更为敏感;与蒙特卡洛仿真法相比,该算法可在保证精度的同时,大幅度提高了计算效率,有效突破了高维不确定性传播分析所面临的大规模计算问题。 展开更多

关键词 滑翔制导炮弹 不确定性因素 全弹道 多项式混沌展开 不确定性量化分析

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基于机器学习的制导炮弹控制方法研究 被引量：1

5

作者 曹文洁 周文涛 常思江 《弹道学报》 北大核心 2025年第2期60-68,共9页

传统的落点预测制导方法在求解过程中需进行大量迭代,信息实时处理能力较差。而基于机器学习方法构建的落点预报模型能够减少预测时间,提高预测精度。但现有的落点预测模型多由炮弹无控飞行数据训练,未考虑控制力和力矩的影响,导致其与... 传统的落点预测制导方法在求解过程中需进行大量迭代,信息实时处理能力较差。而基于机器学习方法构建的落点预报模型能够减少预测时间,提高预测精度。但现有的落点预测模型多由炮弹无控飞行数据训练,未考虑控制力和力矩的影响,导致其与制导炮弹的实际飞行状态存在较大差异。对此,提出了一种基于机器学习的制导控制方法,以炮弹有控状态下的飞行状态参数作为训练集,建立有控落点预测模型,并结合比例-微分控制律构建了基于此落点预测模型的制导控制流程。仿真结果表明:通过BP神经网络训练得到的落点预测模型能够准确预测落点,提出的制导控制方法可实现较高精度的导引和控制,命中点的射程方向相对脱靶量约为0.01%、侧偏方向相对脱靶量约为3.1%,验证了所设计制导控制方法的可行性与有效性。研究成果可为机器学习方法在有控弹箭技术领域的深入应用提供参考。 展开更多

关键词 机器学习 制导炮弹 落点预测 控制方法

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三种155 mm口径火炮弹带的磨损研究

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作者 徐子晴 秦国辉 +5 位作者 张辰涵 李一鸣 张庆 李政 刘瑛 王经涛 《弹道学报》 北大核心 2025年第1期113-120,共8页

为深入研究弹带的磨损机制,探索弹带塑性变形的本质,对155 mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、各部分组织及硬度进行对比。研究结果表明:尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件,但在服役后,其组织分布呈现出共性规... 为深入研究弹带的磨损机制,探索弹带塑性变形的本质,对155 mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、各部分组织及硬度进行对比。研究结果表明:尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件,但在服役后,其组织分布呈现出共性规律,其磨损程度与空间位置密切相关。非导转侧磨损普遍较轻,其组织结构主要为等轴组织;弹带凸起部位顶部因摩擦产生细晶组织,而内部组织形貌基本保持不变;导转侧上部磨损最为严重,组织演变由表及里呈现出细晶组织、纤维组织、长条组织、等轴组织的空间分布;导转侧底部的磨损程度低于上部;弹带工作过程中变形集中在表面,距离表面200μm以上的内部组织形貌几乎不发生变化。硬度分析显示,非导转侧的硬度与弹带内部相近,而弹带凸起位置上部与导转侧上部均出现“软-硬”结构,其中细晶组织的硬度最低,纤维组织的硬度最高,等轴组织硬度居中。在3种弹带中,H96-2磨损最为严重,而H96-1磨损最小。 展开更多

关键词 弹带 梯度组织 塑性变形 磨损

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单兵火箭压缩气体助推弹射内弹道设计与性能优化

7

作者 吉敏思 陈四春 +3 位作者 郭着雨 韩硕 莫宗来 李军 《弹道学报》 北大核心 2025年第3期67-76,共10页

以压缩气体助推弹射的单兵携行武器为研究对象,利用重叠网格技术和动网格技术建立了不同高压室初始压强、发射管长度和高压室直径下的压缩气体助推弹射内弹道模型;设置了9种不同工况,对弹药的发射过程进行数值仿真。结果表明,对于弹药初... 以压缩气体助推弹射的单兵携行武器为研究对象,利用重叠网格技术和动网格技术建立了不同高压室初始压强、发射管长度和高压室直径下的压缩气体助推弹射内弹道模型;设置了9种不同工况,对弹药的发射过程进行数值仿真。结果表明,对于弹药初速,高压室初始压强的影响最为显著,且初始压强越大,压缩气体能量利用效率越低,发射管长度与高压室直径则不影响压缩气体利用效率;根据仿真结果,确定了以弹药初速为优化目标的系统级设计参数与适用范围,建立二阶多项式的响应面拟合模型,对给定初速求解出在最小初始压强的条件下适配的发射系统结构参数,与仿真结果进行比较,表明拟合出的公式是可信的;利用气体流动做功特性,对高压室、低压室以及连接过渡结构进行深入研究,通过对比气压改变和气流平稳程度得出了合适的圆弧过渡尺寸。研究结果可为单兵武器压缩气体助推弹射技术研究提供参考。 展开更多

关键词 单兵火箭 内弹道 压缩气体弹射 流固耦合 优化仿真

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基于深度学习与动力学约束的高速飞行器轨迹预测方法

8

作者 张靖岩 赵斌 +2 位作者 于知涵 卢青 蒋瑞民 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期38-47,共10页

为满足高速飞行器拦截任务中对高动态、强非线性弹道实时预报的需求,针对传统轨迹预测方法在物理约束缺失、长时序特征捕捉不足及泛化能力弱等方面的局限,提出了一种融合深度学习特征表征与动力学约束的混合驱动预测方法。首先,构建了... 为满足高速飞行器拦截任务中对高动态、强非线性弹道实时预报的需求,针对传统轨迹预测方法在物理约束缺失、长时序特征捕捉不足及泛化能力弱等方面的局限,提出了一种融合深度学习特征表征与动力学约束的混合驱动预测方法。首先,构建了高速飞行器再入段三自由度动力学模型,并分析气动参数、倾侧角对飞行状态演化的影响;其次,设计了一种基于卷积-双向长短期记忆-自注意力机制的特征表征网络,用于提取飞行状态的时序特征和相关性;最后,将网络预测得到的参数作为动力学模型的驱动项,构建了“参数预测-状态更新-轨迹生成”的闭环递推模型,从而实现数据与物理双驱动的高精度预测,确保预测结果满足物理运动规律。仿真结果表明,该方法在不同场景下均能保持较高的预测精度与稳定性,单步预测耗时保持在毫秒量级,满足实时性要求,且对非合作目标轨迹表现出良好的泛化能力,为高速目标的实时轨迹预报提供了可行的技术路径。 展开更多

关键词 高速飞行器 轨迹预测 混合驱动模型 深度学习 动力学约束

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当量比对富氢燃气旋转爆轰自起爆传播特性的影响

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作者 高文佳 白桥栋 +3 位作者 韩家祥 邱晗 刘嘱勇 翁春生 《弹道学报》 北大核心 2025年第1期9-19,53,共12页

针对高温富氢燃气旋转爆轰自起爆现象,进行了实验研究,通过分析典型特征参数,探究了当量比对高温富氢燃气旋转爆轰波传播特性的影响,获得了高温富氢燃气成功自起爆形成旋转爆轰波的当量比范围,分析了当量比对自起爆延迟时间的影响。结... 针对高温富氢燃气旋转爆轰自起爆现象,进行了实验研究,通过分析典型特征参数,探究了当量比对高温富氢燃气旋转爆轰波传播特性的影响,获得了高温富氢燃气成功自起爆形成旋转爆轰波的当量比范围,分析了当量比对自起爆延迟时间的影响。结果表明:自起爆形成的初始旋转爆轰波强度较弱,会出现传播方向的改变和传播模态的改变。但通过旋转爆轰的自调节,最终能实现旋转爆轰的稳定自持传播。当预燃氧气流量在8 g/s左右,空气流量在270 g/s时,在当量比范围为0.85~1.98区间内,高温富氢燃气能够通过自起爆形成稳定的旋转爆轰波。当量比大于1.52时旋转爆轰波呈单波模态;随着当量比减小,转变为混合模态,即在同一工况下,单波、双波模态和单/双波过渡模态无规律地交替出现。当量比减小到0.96左右时,旋转爆轰波呈现出稳定双波模态;随着当量比的增加,自起爆延迟时间从138 ms缩减至106 ms。旋转爆轰波的传播速度随着当量比的增加先增大后减小。波速的最大值出现在当量比为1.33,此时波速为1278 m/s。 展开更多

关键词 高温富氢燃气 旋转爆轰 自起爆过程 传播模态 当量比

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横向喷流对鸭式布局弹箭气动特性影响分析

10

作者 张超 杨文凤 +1 位作者 王勇 王学德 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期49-55,共7页

为了研究横向喷流技术是否可以抑制鸭式布局弹箭滚转反效问题,开展了基于CFD技术的鸭式布局弹箭气动特性仿真计算。以某鸭式布局弹箭为研究对象,在有无喷流、不同长径比、马赫数、攻角下分析了该弹箭的气动特性差异。计算结果表明:攻角... 为了研究横向喷流技术是否可以抑制鸭式布局弹箭滚转反效问题,开展了基于CFD技术的鸭式布局弹箭气动特性仿真计算。以某鸭式布局弹箭为研究对象,在有无喷流、不同长径比、马赫数、攻角下分析了该弹箭的气动特性差异。计算结果表明:攻角为0°附近,鸭式布局弹箭出现了滚转反效现象;随着攻角越大,鸭舵拖出的下洗流造成的反向滚转力矩也就越小,有利于实现弹箭滚转控制;横向喷流可以显著抑制弹箭滚转反效现象,提高弹箭的滚转控制能力;随着长径比的增加,鸭式布局弹箭的滚转控制能力也在逐渐增强。 展开更多

关键词 鸭式布局 横向喷流 滚转反效 数值仿真

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摆动喷管尾喷压力对水下航行体尾空泡及弹道特性影响研究

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作者 吴小安 胡常莉 《弹道学报》 北大核心 2025年第2期11-20,共10页

航行体在水下垂直运动过程中极易受到海洋环境的影响而导致其运动姿态不稳定,无控和无动力发射已经难以适应大水深、强干扰的海洋环境。为此,综合运用PID控制、动态流体相互作用、动态嵌套/滑移网格技术等方法,构建了流体、运动、控制... 航行体在水下垂直运动过程中极易受到海洋环境的影响而导致其运动姿态不稳定,无控和无动力发射已经难以适应大水深、强干扰的海洋环境。为此,综合运用PID控制、动态流体相互作用、动态嵌套/滑移网格技术等方法,构建了流体、运动、控制耦合的一体化数值计算方法,对水下有控助推航行体的运动过程进行数值模拟,分析了不同尾喷压力下(6 MPa、10 MPa、12 MPa)摆动喷管控制航行体的尾空泡演化规律及其弹道特性。结果表明:在超音速射流与尾空泡的融合过程中,受界面不稳定性以及喷管摆动的影响,尾部气团发生断裂,随着喷管压力的上升,断裂的时间有所提前。尾喷空泡内存在复杂的波系结构,喷管压力较大时,射流的欠膨胀程度大,燃气泡内存在多处膨胀压缩形成的高低压交错分布区域,随着时间的发展,喷管出口附近出现垂直于轴线的马赫盘。此外,喷管压力越大,由尾喷流引起的干扰力矩也越大。喷管压力从6 MPa增大到12 MPa时,航行体运动过程中的最大偏转角度减小了18.5%,超调量从32%减小到22%,航行体姿态波动小,弹道稳定性好。 展开更多

关键词 水下航行体 推力矢量控制 喷管压力 尾空泡 弹道特性

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变后掠翼超远程制导炮弹方案弹道优化方法

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作者 高英瑞 史金光 +1 位作者 任华杰 耿宝魁 《弹道学报》 北大核心 2025年第2期69-75,128,共8页

为使超远程制导炮弹在全飞行空域中始终保持良好的气动特性,提升其最大射程与飞行效率,将变体飞行器技术应用于大口径超远程制导炮弹,设计了一种变后掠翼超远程制导炮弹的气动外形及变后掠翼方式,提出一种适配该类具有连续变后掠翼能力... 为使超远程制导炮弹在全飞行空域中始终保持良好的气动特性,提升其最大射程与飞行效率,将变体飞行器技术应用于大口径超远程制导炮弹,设计了一种变后掠翼超远程制导炮弹的气动外形及变后掠翼方式,提出一种适配该类具有连续变后掠翼能力的超远程制导炮弹方案弹道优化方法。通过引入变形参数来描述炮弹尾翼后掠角的变化,构建变后掠翼超远程制导炮弹的纵向动力学模型,采用粒子群优化算法,以全弹升阻比最大为目标函数,在设定约束条件下优化获得制导炮弹的尾翼后掠外形与舵偏角方案。通过对变后掠翼超远程制导炮弹与尾翼后掠角为零的基准固定尾翼外形进行方案弹道对比仿真计算。结果表明:变后掠翼超远程制导炮弹可以根据弹丸飞行速度连续改变尾翼后掠角,改变炮弹飞行时的空气阻力与升力,使炮弹在弹道滑翔段始终拥有良好的升阻比特性;相较于基准固定外形制导炮弹,采用变后掠翼的制导炮弹射程提高了8.9%。研究方法为连续变后掠翼超远程制导炮弹的方案弹道优化设计提供了理论依据与参考。 展开更多

关键词 变后掠翼 超远程制导炮弹 粒子群算法 弹道优化 连续变形

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基于WOA-DNN 的高超声速飞行器实时再入轨迹优化方法

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作者 代恩诚 蔡光斌 +3 位作者 徐慧 魏昊 吕鑫 凡永华 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期10-19,共10页

针对高超声速飞行器再入轨迹优化的实时性需求,提出了一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与深度神经网络(deep neural network,DNN)结合的实时轨迹优化方法。首先,建立高超声速飞行器再入轨迹优化模型,采用序列二... 针对高超声速飞行器再入轨迹优化的实时性需求,提出了一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与深度神经网络(deep neural network,DNN)结合的实时轨迹优化方法。首先,建立高超声速飞行器再入轨迹优化模型,采用序列二阶锥规划方法,将原本的非凸最优控制问题转化为凸优化问题,求解生成包含气动参数不确定性的最优轨迹数据集。其次,构建以飞行器状态序列为输入、最优倾侧角指令为输出的DNN模型。针对DNN的性能对其初始权重与阈值等超参数敏感度高、依赖性强的问题,引入WOA对上述参数进行全局优化搜索,旨在显著提升模型的预测精度与泛化能力。在线规划阶段,训练完成的网络能够根据当前飞行状态实时生成近似最优的控制指令。数值仿真结果表明,在标称及气动不确定条件下,所提WOA-DNN轨迹优化方法能够快速生成满足终端精度要求的可行轨迹,显著提升计算效率,充分展现了其在精度与鲁棒性上的综合优势。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入轨迹优化 深度神经网络 鲸鱼优化算法 序列二阶凸规划

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基于MADDPG的再入飞行器协同制导方法

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作者 王嘉磊 郭建国 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期30-37,47,共9页

临近空间再入阶段的多飞行器协同制导任务面临强气动耦合、剧烈非线性特性以及复杂任务与威胁约束。传统制导方法大多依赖解析模型或单体优化策略,在实时决策、复杂约束处理及协同能力方面均存在不足,难以满足未来高动态集群作战场景的... 临近空间再入阶段的多飞行器协同制导任务面临强气动耦合、剧烈非线性特性以及复杂任务与威胁约束。传统制导方法大多依赖解析模型或单体优化策略,在实时决策、复杂约束处理及协同能力方面均存在不足,难以满足未来高动态集群作战场景的需求。针对这一问题,提出了一种基于多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)的主-从式协同制导方法。首先,在视线坐标系下构建主-从相对动力学模型,为构建多飞行器协同编队模型提供了理论支撑;其次,为提升智能体在多约束环境下的策略学习能力,设计了以视线角变化率、相对距离保持误差与编队偏差为核心的复合奖励函数,并引入雷达威胁区惩罚项,以实现对编队保持、终端需求满足及威胁规避等多目标的统一描述;最后,结合残差网络结构框架进行主-从飞行器的策略学习与训练,实现了多飞行器的协同控制。仿真结果表明,所提出的方法在控制精度、稳定性及计算效率方面均显著优于传统制导策略。该方法能够在高动态环境下保持从飞行器对主飞行器的稳定编队跟随,显著降低相对距离误差与视线角抖动,并有效规避雷达威胁区,提高了整体协同制导的完成质量与任务成功率。研究内容为临近空间再入阶段多飞行器协同制导,提供了一种可扩展、智能化、高可靠性的技术路径,提高了多飞行器协同制导的稳定性与决策能力。 展开更多

关键词 多飞行器编队 MADDPG算法 再入段 协同制导

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奔月任务动力故障情况下火箭弹道-飞船轨道联合重构方法

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作者 马家睿 王劲博 +1 位作者 陈洪波 王聪 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期77-84,共8页

针对奔月任务火箭动力故障情况下的火箭弹道-飞船轨道联合重构问题,将地月相对运动关系纳入制导重构框架,提出了一种火箭弹道与飞船轨道的序贯求解方法。通过地月转移运动的等效转化,实现了火箭弹道和转移轨道约束之间的解耦,将原问题... 针对奔月任务火箭动力故障情况下的火箭弹道-飞船轨道联合重构问题,将地月相对运动关系纳入制导重构框架,提出了一种火箭弹道与飞船轨道的序贯求解方法。通过地月转移运动的等效转化,实现了火箭弹道和转移轨道约束之间的解耦,将原问题简化成满足相应约束的转移轨道搜索和进入上述转移轨道的火箭弹道重构两个子问题。首先,基于重叠圆锥曲线法设计了满足地月转移运动约束的轨道搜索方法;然后,以搜索得到的轨道作为目标,采用自适应配点法求解入轨弹道重构问题,并通过构建等效出发拼接条件,确保重构弹道与转移轨道在入轨点前后转移运动的一致性。最后,对运载火箭三级二次飞行过程发生单台发动机故障的场景开展仿真验证。结果表明,提出的序贯求解方法收敛迅速,能够通过调整轨道面保证船箭运动与地月转移的互相匹配,降低火箭飞行时间延长对飞船地月转移任务的影响。研究工作为以地外天体为目标的火箭任务重构提供了一种新的思路,具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 运载火箭 地月转移 故障重构 轨迹重规划

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基于改进深度神经网络的火箭弹在线弹道规划方法

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作者 谢添吉 陈琦 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期102-111,共10页

为提升火箭弹在线弹道优化效率并缩短最优弹道生成时间,以落速最大为性能指标,提出了一种基于改进深度神经网络的在线弹道规划方法。针对制导火箭弹滑翔弹道模型,构建了一个可自适应调节状态注意力权重的深度神经网络,用于实现弹道快速... 为提升火箭弹在线弹道优化效率并缩短最优弹道生成时间,以落速最大为性能指标,提出了一种基于改进深度神经网络的在线弹道规划方法。针对制导火箭弹滑翔弹道模型,构建了一个可自适应调节状态注意力权重的深度神经网络,用于实现弹道快速规划。首先,利用Radau伪谱法对单条制导火箭弹弹道进行优化;其次,通过对初始点状态施加一定程度的扰动,生成大量典型弹道数据用于进行训练;然后,针对不同状态量学习难度差异以及积分误差累积问题,提出了带有状态注意力模块的神经网络。在此基础上,建立了完整的弹道预测模型,并开展仿真对比和蒙特卡洛实验。结果表明,所提出的改进深度神经网络能够动态调整各状态量之间的权重,在不同初始条件下快速生成合理的弹道规划方案,且各项误差相比于传统深度神经网络均有所下降,显示出更好的学习能力和适应性。此外,该方法计算速度也远远快于伪谱法,具有在线弹道规划的应用潜力。 展开更多

关键词 注意力机制 神经网络 制导火箭弹 弹道规划

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变外形制导炮弹气动力建模与气动特性分析

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作者 邹宇 史金光 +1 位作者 任华杰 耿宝魁 《弹道学报》 北大核心 2025年第3期33-42,共10页

为使制导炮弹在全飞行空域的不同飞行工况下始终能保持较佳的气动性能,提升炮弹的最大射程,提出了制导炮弹尾翼的两种变外形方式,对变外形制导炮弹的气动力进行建模并研究了炮弹在不同变外形方式下的气动特性。通过Datcom软件计算得到... 为使制导炮弹在全飞行空域的不同飞行工况下始终能保持较佳的气动性能,提升炮弹的最大射程,提出了制导炮弹尾翼的两种变外形方式,对变外形制导炮弹的气动力进行建模并研究了炮弹在不同变外形方式下的气动特性。通过Datcom软件计算得到炮弹在多种飞行工况下不同外形的气动数据,采用非线性最小二乘法拟合数据,得到制导炮弹关于马赫数与攻角的气动力模型,而后引入变外形参数描述尾翼后掠角与展长的变化量,对模型中多项式系数与变外形参数的关系进行二次拟合,得到炮弹变展长、变后掠角外形时对应的气动力模型,数值计算分析了变外形制导炮弹处于不同变外形方式下的气动特性。研究结果表明:通过改变制导炮弹尾翼的后掠角与展长,可以使炮弹在不同飞行速度下获得较基准外形更优的气动特性,升阻比得到较大幅度的提升;采用非线性最小二乘法建立的变外形制导炮弹气动力模型,可以快速而准确地计算炮弹在不同攻角、马赫数与变形参数下的气动数据,为该类炮弹的弹道设计与计算、控制方法研究等提供了模型依据与理论参考。 展开更多

关键词 变外形制导炮弹 非线性最小二乘法 气动力模型 气动特性

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面向弹道性能提升需求的高性能机动飞行器多学科优化设计

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作者 黄浩 琚啸哲 +2 位作者 韦常柱 敦晓彪 尹童 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期1-9,共9页

针对高性能机动飞行器在气动、弹道、制导与控制等多学科间耦合紧密、迭代频繁、流程复杂的问题,提出了一种基于高精度代理模型与改进智能算法的系统级多学科协同优化设计方法。首先,利用正交试验设计与CFD数值模拟获取高保真样本数据,... 针对高性能机动飞行器在气动、弹道、制导与控制等多学科间耦合紧密、迭代频繁、流程复杂的问题,提出了一种基于高精度代理模型与改进智能算法的系统级多学科协同优化设计方法。首先,利用正交试验设计与CFD数值模拟获取高保真样本数据,构建了基于Kriging方法的气动拟合系数代理模型,实现了由几何外形参数到气动特性的高精度快速映射,有效解决了多学科迭代中气动解算耗时长的难题。在此基础上,统筹考虑制导精度及姿态稳定性需求,建立了涵盖气动外形、制导律参数及控制增益的系统级多目标优化模型。针对传统优化算法易陷入局部最优的问题,引入浓度调节机制、平衡算子与遗传进化算子改进了粒子群算法。全系统仿真结果表明,该方法有效解决了学科间的强耦合难题,优化后的飞行器平均气动阻力系数降低约8%,静稳定裕度提升至5.41%,控制系统相位裕度达65.23°,对高超声速机动目标的终端制导精度由1.40 m收敛至0.49 m,显著提升了飞行器的弹道综合性能。 展开更多

关键词 多学科优化 改进粒子群算法 气动外形优化 制导控制一体化

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基于TD3的高超声速再入弹道动态规划方法

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作者 张瀚 王正强 +2 位作者 王立峰 王德昊 张勋 《弹道学报》 北大核心 2025年第4期48-56,共9页

高超声速飞行器在突防过程中需同时满足热流、动压、过载等物理约束以及禁飞区、拦截弹等多重任务约束。传统轨迹规划方法难以在毫秒级时间内完成满足上述所有约束的同时实时规划与决策。为此,提出了一种基于双延迟深度确定性策略梯度(t... 高超声速飞行器在突防过程中需同时满足热流、动压、过载等物理约束以及禁飞区、拦截弹等多重任务约束。传统轨迹规划方法难以在毫秒级时间内完成满足上述所有约束的同时实时规划与决策。为此,提出了一种基于双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)算法的弹道动态规划方法。该方法将再入弹道规划问题建模为马尔可夫决策过程,通过合理定义状态空间与动作空间,并构建融合多约束的复合奖励函数,驱动智能体在仿真环境中自主学习最优控制策略。该奖励函数综合考虑了热流密度、动压、过载等路径约束,以及禁飞区避让和拦截弹规避等任务目标,实现了多目标之间的有效平衡。仿真结果表明,本文方法能够在满足所有严格路径约束的同时,精确命中终端位置,有效提升再入飞行的鲁棒性与自主决策能力。与主流SAC算法的对比进一步验证了所提算法在控制指令平滑性、训练效率和策略稳定性方面的优势,为高超声速飞行器在复杂拦截环境下的智能制导提供了一种可行且高效的解决方案。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入 弹道规划 深度强化学习 TD3算法 多约束优化 突防

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斜截头圆柱入水空泡及流动特性计算研究

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作者 赵越玟 唐颀 +4 位作者 郑伟 漆超 王旭 杨崇湘 吕续舰 《弹道学报》 北大核心 2025年第3期85-91,共7页

现阶段跨介质武器在复杂作战环境中面临非对称性流体动力学问题,涉及空泡非对称演化和自由液面变形等强非线性过程。针对非对称物体跨介质水动力特性,建立三维数值模型,采用CFD方法模拟斜截头圆柱入水过程,包括头空泡的形成、圆柱体的... 现阶段跨介质武器在复杂作战环境中面临非对称性流体动力学问题,涉及空泡非对称演化和自由液面变形等强非线性过程。针对非对称物体跨介质水动力特性,建立三维数值模型,采用CFD方法模拟斜截头圆柱入水过程,包括头空泡的形成、圆柱体的旋转及尾空泡的产生,详细研究了不同入水角度对空泡演化及多相流场的影响。将数值计算结果与实验数据进行比较,验证了所提出的数值模型的准确性。数值结果表明,斜截头圆柱入水后由于头部的不对称产生俯仰力矩,导致圆柱体逆时针旋转,在旋转过程中形成非对称空泡,随后圆柱体尾部撞击空泡壁面产生反作用力,影响圆柱体的旋转速率,空泡更加趋于不对称;圆柱体的空泡闭合模式及压力特性随入水角度的变化而变化,尤其在初入水时受到的压力有很大差异;圆柱体入水过程中受初始碰撞、尾部撞击空泡壁面、空泡闭合等影响,引起高压区和高速区的变化,压力场、速度场的演变也随入水角度变化而具有不同的分布特征。 展开更多

关键词 斜截头圆柱 计算流体力学 空泡演化 入水试验

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