针对卫星舱壳体分离过程中柔性效应带来的影响,基于柔性多体动力学方法,建立了复合材料卫星舱壳体平抛式分离的刚柔耦合动力学模型,采用推冲器的推力-位移关系实现了从地面试验到任意工况的推冲器推力等效,对柔性体模型和刚体模型进行了仿真及对比分析.结果 表明:壳片弹性变形以2阶“呼吸运动”模态为主,吸收了约推冲器做功的15％,分离速度降低;分离面下角点处“呼吸运动”最为剧烈,半罩第一次向内“呼吸运动”时对内包络的影响最大;柔性效应还会影响推冲器推力作用的时间历程.进行卫星舱分离地面试验,采用高速摄影测量半罩运动情况,对比验证了仿真方法的正确性,仿真误差在13％以内.研究结果有助于确保分离方案的有效性,释放了卫星舱内包络空间的设计余量,为分离优化设计提供参考.

针对飞行器飞行时间和末端倾角控制问题,采用时间多项式设计前置角变化规律,提出了一种带有飞行时间和末端倾角约束的导引律,同时给出了一种基于指令限幅的视场角约束方法.首先设计前置角边界条件,保留多项式中两个自由系数,之后采用线性化模型推导了满足飞行时间和末端倾角约束的系数解析解,并设计了在线更新方法提高系数在非线性模型中的适应性,并设计了指令限幅机制用于满足制导过程中的视场角约束.最后通过数值仿真验证了所提出的导引和视场角约束方法的有效性.

建立火箭及其分离残骸弹道计算动力学模型,并采用四元数方法对姿态角解算进行处理.提出基于优化加点Kriging模型的安全区预示方法,结合Monte Carlo和Kriging代理模型的特点,给出安全区预示流程.以某型助推火箭残骸安全区计算为例,对提出的安全区预示方法进行仿真验证.仿真结果表明,提出的基于优化加点Kriging模型安全区预示方法与Monte Carlo方法相比,在不损失计算精度的前提下,具有更高的计算效率,满足快速迭代的工程需求;相比传统极限偏差叠加方法,可显著降低安全区覆盖面积,具有较强的工程应用价值.

考虑分离安全性的运载火箭卫星舱壳体结构设计,基于柔性多体动力学理论,建立了卫星舱壳体平抛分离参数化模型,采用基于方差测度的非线性回归法,对卫星舱壳体各分区结构尺寸、铺层厚度、推冲器作用位置等参数进行灵敏度分析.选取重要设计变量,以壳体质量最轻为优化目标,以分离速度和分离最小间隙为约束,应用近似模型进行优化设计.优化后的卫星舱壳体质量降低48.3％,提高了火箭的有效载荷运载能力.

无人飞行器的爬升段弹道设计是一类较为复杂的非线性问题,需要进行优化设计.分析了爬升段弹道飞行的主要约束条件,应用非均匀B样条(Non-uniform B-spline,NUBS)方法对爬升飞行方案进行了参数化处理,基于结合非一致性变异和自适应变异的免疫克隆选择算法设计了爬升段弹道的优化方案.仿真结果表明,优化后的飞行方案可以使无人飞行器在短时间平稳地爬升至指定高度并转入平飞,且各项参数满足约束条件要求.

推导了一种补偿目标机动和制导动力学的最优制导律;针对制导动力学补偿的工程实现问题,提出了制导时间常数时域和频域等效办法,实现了低阶制导模型代替高阶复杂物理模型,可在制导律中实现制导动力学的有效补偿;使用无量纲伴随系统法对制导律的特性进行了分析,结果表明:提出的制导律可有效缩小需用过载和需用末制导时间.

针对助推-滑翔飞行器滑翔弹道设计和速度控制问题,给出滑翔终端速度计算公式和滑翔终端速度控制方法,为滑翔弹道和滑翔终端速度控制联合设计提供了工具,为解决滑翔式飞行器起滑点位置、速度偏差及飞行中气动偏差等造成的滑翔终端速度偏差较大的问题提供了基础.仿真验证表明:该方法实用性较好,具有较强的工程应用价值.

精确打击是未来武器系统发展的必然趋势.首先对精确打击武器的概念、内涵及分类进行了界定;其次结合制导武器系统的特点,以中远程精确打击为背景,给出了一般意义下精确打击系统体系构成及功能划分;最后结合对海打击的具体特点,梳理给出了对海精确打击的关键技术.

针对前斜SAR成像末制导技术的成像能力受飞行器航迹及前斜角影响较大的问题,以前斜SAR成像导引头对目标成像的前斜角作为飞行器末端航迹的主要约束,设计了基于偏置项的比例制导律和基于虚拟目标点的比例制导律.经仿真分析,两种制导律均可满足前斜SAR成像导引头工作过程中对前斜角的要求.