一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法技术

本发明专利技术提出了一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。本发明专利技术可以使吸气式高超声速导弹在爬升过程中使导弹具有良好的动压特性，即动压维持在基准动压附近。本发明专利技术针对吸气式高超声速导弹的爬升段，考虑了导弹的多约束强耦合的特性，为了使导弹在爬升过程中其动压维持在基准动压附近，首先分析导弹的爬升能力与加速能力的大小关系，以此作为设计依据，并根据导弹马赫数‑动压曲线以及动压与高度之间的关系，推导出了吸气式高超声速导弹爬升段高度的变化规律。

An adaptive reference method for dynamic pressure climbing based on inspiratory hypersonic missiles

The invention provides an adaptive reference dynamic pressure climbing method based on an air breathing hypersonic missile. The invention can make the air-breathing hypersonic missile have good dynamic pressure characteristics in the climbing process, that is, the dynamic pressure is maintained near the reference dynamic pressure. Aiming at the climbing stage of the air-breathing hypersonic missile, the invention considers the multi-constraint and strong coupling characteristics of the missile. In order to keep the dynamic pressure of the missile near the reference dynamic pressure during the climbing process, the relationship between the climbing ability and the accelerating ability of the missile is analyzed firstly, which is used as the design basis and according to the Mach number of the missile. The dynamic pressure curve and the relationship between the dynamic pressure and the altitude are deduced, and the variation law of the altitude of the climbing stage of the air-breathing hypersonic missile is deduced.

【技术实现步骤摘要】
一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法
本专利技术涉及吸气式高超声速导弹领域，具体涉及吸气式高超声速导弹制导律的设计领域。
技术介绍
吸气式高超声速导弹以吸气式超燃冲压发动机为动力系统，由此决定了其制导律的设计受到吸气式超燃冲压发动机特性的影响。吸气式高超声速导弹以吸气式高超声速超燃冲压发动机提供动力，由于吸气式高超声速导弹在低空低速的情况下其发动机不能正常工作(马赫数不能低于4Ma)，因此往往需要载机或者运载器将导弹运送到指定高度，并提供一定的初速度及弹道倾角。且由于载机的运载能力有限，分离点高度往往低于巡航高度，因此导弹需要经过爬升到指定的巡航高度。而对于吸气式高超声速导弹来说，存在着苛刻的动压窗口。吸气式高超声速导弹在爬升过程中，导弹的速度、高度一直在变化，动压也一直在变化。在爬升的过程中，为了使导弹具有良好的动压特性，希望爬升过程中导弹动压在基准动压附近。目前针对爬升段的制导律的相关研究，大多数采用的方法都是基于虚拟目标的爬升段制导律，不能适用于吸气式高超声速导弹的爬升段对于动压特性的需求。为了使吸气式高超声速导弹在爬升过程中具有良好的动压特性，即动压维持在基准动压附近，因此要设计一种自适应的基准动压爬升方法。
技术实现思路
本专利技术提出并实现了一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。该专利技术以吸气式高超声速导弹为研究对象，考虑吸气式超燃冲压发动机的特性——强耦合与多约束，首先通过判断导弹加速能力与爬升能力的大小，根据马赫数-基准动压曲线、动压-高度曲线，进而推导得到关于高度的超越方程，最后采用牛顿迭代求解得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：选取吸气式高超声速导弹为研究对象；步骤S2：判断导弹加速能力与爬升能力的大小，根据马赫数-基准动压曲线、动压-高度曲线，推导得到关于高度的超越方程；步骤S3：推导得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。上述技术方案中，步骤S2中，判断导弹加速能力与爬升能力的大小是采用带终端弹道倾角约束的最优制导律，通过改变加速度与过载，通过仿真结果来判断导弹加速能力与爬升能力的大小。上述技术方案中，步骤S3中的高度变化规律是采用牛顿迭代的方法求解高度的解。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术具有较强的多任务适应性，不仅适用于吸气式高超声速导弹，也适用于吸气式高超声速飞行器、RBCC等具有动压特性要求的飞行器的爬升过程。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法推导过程流程图；图2为导弹在爬升段弹目相对运动关系示意图；图3为导弹的动压窗口模型与导弹的基准动压模型示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法推导过程流程图。主要内容是：以吸气式高超声速导弹为研究对象，考虑吸气式超燃冲压发动机的特性——强耦合与多约束，首先通过判断导弹加速能力与爬升能力的大小，根据马赫数-基准动压曲线、动压-高度曲线，进而推导得到关于高度的超越方程，最后采用牛顿迭代求解得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。该自适应基准动压爬升的方法不仅适用于吸气式高超声速导弹，也适用于吸气式高超声速飞行器、RBCC等具有动压特性要求的飞行器的爬升过程。图2为导弹在爬升段弹目相对运动关系示意图，T为虚拟目标，M为导弹位置，L为导弹爬升的水平距离，H为导弹爬升的高度。λT为视线角，γt为弹道倾角，R为导弹与虚拟目标之间目距离。导弹爬升的水平距离L与导弹爬升的高度H的比值决定了导弹的爬升能力，而当量比的取值决定了导弹的加速能力。以带终端弹道倾角的能量最优的最优制导律为例，以爬升结束后导弹的速度、高度能否达到指定的高度、速度为指标，判断导弹加速能力与爬升能力的大小。图3是导弹的动压窗口模型与导弹的基准动压模型示意图，根据导弹的马赫数-动压曲线、动压-高度曲线求得关于高度的超越方程，最后采用牛顿迭代求解得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。该方法具有很强的普适性，可以运动到RBCC的等动压爬升以及其他具有动压特性约束的飞行器的爬升段。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：选取吸气式高超声速导弹为研究对象；步骤S2：判断导弹加速能力与爬升能力的大小，根据马赫数‑基准动压曲线、动压‑高度曲线，推导得到关于高度的超越方程；步骤S3：推导得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于吸气式高超声速导弹的自适应基准动压爬升的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：选取吸气式高超声速导弹为研究对象；步骤S2：判断导弹加速能力与爬升能力的大小，根据马赫数-基准动压曲线、动压-高度曲线，推导得到关于高度的超越方程；步骤S3：推导得到了吸气式高超声速导弹自适应基准动压爬升的高度变化规律，即吸气式高超声速导弹的自适应基准动...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏黎明，李晓龙，温超然，赵征，杜厦，吴昕芸，令狐选霞，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31