[发明专利]平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法

说明书

一种平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法，它包括以下步骤：1：再入滑翔纵向动力学建模；2：跳跃滑翔弹道高度振幅解析解；3：含高度振幅反馈的弹道阻尼控制方法设计；4：平稳滑翔参考攻角和倾侧角设计；5：准自然频率跳跃滑翔模态切换方案设计；最终获得了平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法。本发明获得了解析的再入弹道高度振幅解析表达式，具有很高的求解精度，实现了对再入弹道高度振幅的精确控制；控制方法简单效率高。

技术领域

本发明提供一种平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法，属于航天技术、武器技术领域。

背景技术

近年来，随着反导技术的不断进步，机动突防设计成为任务规划中不可或缺的一环。相对于传统的弹道导弹来说，助推/滑翔式高超声速飞行器拥有更强的机动能力，通过倾侧反转能够进行大范围的横向机动；而纵向机动则主要有平稳机动滑翔和跳跃机动滑翔两种方案。尽管平稳机动滑翔具有高度变化平缓、热流密度和动压峰值小、攻角和倾侧角曲线光滑等优点，且便于确定再入弹道在约束走廊中的位置，但跳跃滑翔弹道具有更大的纵向机动幅度，若能解决跳跃机动过程中的过程约束问题，则其在机动突防时更具优势。

发明内容

(一)目的：本发明的目的是提供一种平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法，它利用再入滑翔弹道高度跳跃滑翔弹道的高度振幅预测，通过阻尼反馈对弹道高度振幅进行精确控制，最后给出了一种平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道快速规划方法。

(二)技术方案：本发明一种平稳滑翔/准自然频率跳跃滑翔组合机动突防弹道规划方法，包括以下几个步骤：

步骤1：再入滑翔纵向动力学建模

忽略地球自转，高超声速飞行器再入滑翔弹道的纵向运动方程，如下所示：

上式中，h、V、γ分别为再入飞行器的高度、速度、弹道倾角；分别为再入飞行器的高度、速度和弹道倾角对时间的导数；r为从地心至飞行器的径向距离，与高度的关系为h＝r-R₀，其中R₀为地球半径；g为重力加速度。

步骤2：跳跃滑翔弹道高度振幅解析解

定义平稳滑翔高度增量和弹道倾角增量分别如下：

Δh＝h-h_sg

Δγ＝γ-γ_sg

上式中，Δh和Δγ分别为平稳滑翔高度增量和弹道倾角增量；h_sg和γ_sg分别为平稳滑翔高度和弹道倾角；由于再入过程中弹道倾角(包括平稳滑翔弹道倾角)为小量，因此可假设sinγ_sg≈γ_sg，sinγ≈γ，cosγ_sg≈cosγ≈1，从而可得平稳滑翔高度增量和弹道倾角增量的关系如下：

上式中，k_L1为平稳滑翔高度相关的量；β_h为指数大气模型常数。对上式进行积分可得：

上式中，Δh₀和Δγ₀分别定义为平稳滑翔高度增量和弹道倾角增量的初值。上式中若取Δγ＝0，则可求得高度增量的最大值Δh_max和最小值Δh_min，从而获得跳跃滑翔弹道高度振幅解析解。

步骤3：含高度振幅反馈的弹道阻尼控制方法设计