“变形飞行器总体设计与制导控制技术”专栏

• 变体飞行器变形策略与控制方法研究进展

  王帅;晁涛;韩宇辰;杜鹤;

  变体飞行器可以根据任务需求改变自身气动特性和控制特性，具备跨空域、宽速域飞行能力，可适应多种复杂任务。针对变体飞行器的重要研究价值，整理了变体飞行器的发展历程，介绍常见的变体飞行器变形方式，并列举了各时期研制的代表性飞行器。对变体飞行器变形策略进行归纳分析，对比了传统变形策略和智能变形策略的优劣。围绕变体飞行器的姿态控制方法，详细阐述了国内外主要研究成果和最新研究进展。最后对变体飞行器未来发展趋势进行梳理，并针对变体飞行器变形策略与控制技术目前研究成果的优缺点进行了总结。

  2024年04期 No.226 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1326K]
  

• “变形飞行器总体设计与制导控制技术”专栏介绍

  <正>变形飞行器是一种多用途、多形态的新概念飞行器，能够根据飞行环境的不同和飞行任务的需要而改变外形，对自身动力学特性进行自适应调节，可以实现长航时、大空域、宽速域的经济飞行。变形飞行器的变形行为包括微小尺度变形、中等尺度变形和大尺度变形等，具有飞行速域宽、飞行空域大、过程约束多等特点，在总体设计、气动、控制、材料、结构等方面面临诸多理论和技术难题。

  2024年04期 No.226 7-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 5205K]
  

• 宽域自适应变体飞行器技术研究进展

  柯智骞;骆俊衡;马锐;李莎靓;李世斌;王林;

  随着先进材料、制造工艺等技术的快速发展，为了更好地兼顾宽域飞行性能，能够自适应不同飞行环境与任务的智能变体飞行器成为研究的热点。针对不同速域的飞行器，围绕变体技术在飞行器中的应用进行了总结，介绍了仿鸟类、仿昆虫等多种仿生变体飞行器技术，对折叠翼、伸缩翼、变后掠翼等几种常见翼/舵变体构型及优势进行了梳理与归纳。同时重点追踪了具备变体功能的低速、高速和超高速飞行器的研究进展及宽域自适应关键技术。未来变体飞行器也将朝着全速域飞行、轻量化设计、智能变体等方向发展。

  2024年04期 No.226 16-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K]
  

• 高超声速变体飞行器弹道设计优化技术进展

  张尧;龙腾;史人赫;太鑫辉;叶年辉;

  变体技术能够提升高超声速飞行器大空域宽速域飞行能力，有效提升突防性能、射程等关键指标。作为高超声速变体飞行器总体设计的重要环节，变体弹道方案设计与优化是改善全程飞行适应能力、提升变体飞行收益的主要技术手段。通过文献调研，综述了高超声速变体飞行器弹道设计与优化关键技术进展。回顾了高超声速飞行器与变体技术的发展历程，综述了高超声速变体飞行器研究现况。针对高超变体弹道建模设计需求，介绍了高超声速变体方案设计、气动力/热建模、气动力/热预示等方面的研究情况，简述了弹道方案优化技术研究进展。展望了高超声速变体飞行器弹道设计优化未来亟待深入研究的方向。

  2024年04期 No.226 30-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1086K]
  

• 无模型自适应控制在飞行控制系统中的应用综述

  温奇峰;张骄阳;樊慧津;刘磊;王博;

  飞行控制系统普遍存在难以精确建模的问题，而无模型自适应控制作为一种典型的数据驱动的控制方法，其控制律的更新仅依赖于系统的输出数据，在飞行控制系统中显示出广泛的应用前景。本文综述了无模型自适应控制在飞行控制系统中的近期发展。总结了该控制方法在处理飞行控制系统面对的不同挑战时给出的解决方案。针对用于执行在轨服务的航天器，即组合体飞行器，分析了无模型自适应控制方法的优越性，介绍了其应用和发展现状。对无模型自适应控制方法在飞行控制系统中的进一步应用与发展进行了展望。

  2024年04期 No.226 41-52+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]
  

• 基于序列混合整数凸优化的变体导弹轨迹规划

  窦青赟;王研;李雅轩;刘新福;

  针对变后掠角导弹俯冲段的轨迹规划问题，提出一种基于序列混合整数凸优化的轨迹规划方法。提出使用升阻力系数可达集代替攻角约束、后掠角约束和气动代理模型作为导弹控制约束，避免在轨迹规划问题中直接处理强非线性的气动代理模型。注意到可达集由两个区域组成，这使其无法被简单的解析函数描述，故提出使用整数变量来表征对可达集区域的选择，将升阻力系数可达集约束转换成解析的形式。建立变体导弹轨迹规划的最优控制问题，通过重新设计控制量、部分线性化、凹凸分解等方法将其转化为仅含凸约束的最优控制问题，并使用序列混合整数凸优化算法对该问题进行求解。仿真结果表明，提出的算法能可靠地求解出严格满足各类约束的最优飞行轨迹，且变体导弹的终端速度相较于标准构型导弹显著提升。

  2024年04期 No.226 53-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
  

• 伸缩式变形飞行器禁飞区规避制导方法

  郑金库;姚庆睿;黄鼎;黄建友;王辰琳;

  针对伸缩式变形飞行器制导问题，提出了一种考虑禁飞区规避的变形飞行器制导方法。以一种采用伸缩式机翼的飞行器为研究对象，将展长变形量作为制导指令，分析倾侧角、展长变形量和航程、高度之间的关系。基于参数化轨迹在线预测剩余航程，通过数值方法校正高度参数以满足终端约束，利用航向角走廊确定倾侧角符号。在线探明禁飞区时，设计变形策略以大升力外形横向机动规避禁飞区。仿真结果表明，该变形制导方法以单一高度参数校正纵向剖面，制导精度高，终端约束能力强，同时设计横向制导逻辑，充分利用大升力外形机动能力横向机动规避禁飞区，实现了变外形飞行器多约束绕飞。

  2024年04期 No.226 64-71+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
  

• 基于干扰观测器的变形飞行器预设性能控制

  周雨欣;王鹏;汤国建;陈浩岚;

  针对强不确定性条件下高速变形飞行器姿态控制问题，提出一种预设性能滑模控制器设计方法。基于变形飞行器的姿态运动学模型，设计一种预设性能函数，结合滑模控制理论，在提高系统姿态跟踪误差精度的同时，保证飞行的稳定性和安全性。利用有限时间神经网络干扰观测器（Finite Time Neural Networks Disturbance Observer,FTNNDO）估计飞行过程中的扰动，该方法由于具有通用逼近性和有限时间收敛性，相比传统的干扰观测器更有优势。通过Lyapunov理论证明了闭环系统的有限时间稳定性。对比仿真测试表明，所提姿态控制器提升了系统的动态性能和稳态性能，对外部干扰能够进行很好的补偿，并通过参数组合拉偏实验，验证了该控制器对参数摄动的适应能力。

  2024年04期 No.226 72-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1283K]
  

• 变构型飞行器增量非线性动态逆姿态控制律设计

  刘昊东;杨建东;赵文文;尹中杰;苏山;蔡克荣;

  为了保证变构型飞行器变形过程中的姿态稳定，针对具有非线性、强耦合和外部干扰的变构型飞行器姿态动力学模型，给出一种基于增量非线性动态逆的姿态控制方案。使用非线性动态逆的思想，设计增量非线性动态逆控制器，并结合扩张状态观测器补偿外界干扰。通过数值仿真，验证了基于增量非线性动态逆的飞行器姿态控制方案的有效性。仿真结果表明，设计的增量非线性动态逆控制器能够保证变构型飞行器变形过程中的姿态控制性能。

  2024年04期 No.226 83-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1105K]
  

总体技术

• 导弹系统柔性设计技术

  郭斐然;张旭辉;路鹰;晁鲁静;

  为满足多样化任务需求、提高作战灵活性、降低设计生产成本，柔性设计已成为导弹系统设计的重要发展趋势。全面阐述了导弹系统柔性设计概念，系统梳理了以型号为代表的相关研究现状，并针对导弹系统特点提出了柔性设计关键技术。结合导弹系统柔性设计技术、组织管理及应用模式分析了导弹系统柔性设计未来发展方向。综述表明，需要重点关注导弹系统柔性设计发展方向和面对的挑战，从关键技术、组织管理及应用模式等各个维度不断提高导弹系统柔性化程度，进而提高导弹系统的任务效能。

  2024年04期 No.226 92-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
  

• 激光-电场混合推进技术发展现状

  段卜仁;马腾飞;王科伟;李彤;黄金红;徐宁;代俊;

  激光推进和电推进都具备各自独特的优势，将激光推进和电推进结合，能够实现两种推进技术优势互补、缺点共同消除的目的。针对激光-电场混合推进技术进行了系统介绍，总结了推力器的结构设计、推进剂研制、测试方法等内容。结合综述内容，得到如下结论：激光-电场混合推进技术具有比冲大、体积小等特点，能够为微纳卫星姿态调整提供动力支持；其中，静电场耦合方案的结构简单，但是推力较小，目前仅停留在理论研究阶段，未形成原理样机，工程应用前景有限；电磁场耦合方案的推力性能更为优越，系统集成难度低，未来应致力于减小系统质量和体积，集成激光器、推力器、控制系统等模块，以实现星载推力器的应用。

  2024年04期 No.226 103-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K]
  

• 防空反导智能指挥控制发展研究

  李腾达;王刚;郭相科;付强;吴苗苗;

  立足于未来军事智能化的大背景，针对防空反导指挥控制的智能化发展趋势，对人工智能技术在指挥控制系统中的应用进行了梳理，在此基础上，分析了防空反导智能指挥控制的发展需求和面临的威胁挑战。总结了情报信息智能处理技术、战场态势自主认知技术、智能决策方案生成技术、人机高效交互技术和作战效能智能化评估技术等指挥控制智能化发展的关键技术。提出了基于OODA环构建未来指控架构体系、基于混合智能提升战场态势认知水平、基于规则数据提升辅助决策分析能力和基于人机交互技术创新军事训练手段等防空反导指挥控制智能化发展的建议。

  2024年04期 No.226 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K]
  

• 美空射高超声速武器发展分析

  武嘉明;王俊伟;李向阳;

  为研究美国空射高超声速武器发展现状，系统梳理了2018年以来美军空射高超声速武器发展动向，分析了美军空射高超声速武器技术路线、调整动因，研判了美军空射高超声速武器发展趋势，并作出相关认识。研究表明，2023年开始，美军将空射高超声速武器研发重心由“助推滑翔+巡航”并行，逐渐聚焦至高超声速巡航导弹，并强调运用数字工程等加速空军、海军多型高超声速巡航导弹研制部署与性能升级，同步追求低成本量产；但整体上看，美军空射高超声速武器距离实战化尚有差距。

  2024年04期 No.226 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 704K]
  

• 美国导弹预警卫星体系发展分析

  徐冰;

  天基导弹预警卫星系统是美国导弹防御系统的重要组成部分，对于保障国家的战略安全具有举足轻重的作用。为深入了解美国面向高超声速武器等新兴威胁而推进的导弹预警卫星体系转型发展最新情况，综述了美国现役导弹预警卫星体系构成和战技能力，阐述了当前体系的不足和转型发展的动因，总结了弹性导弹预警和跟踪体系构成及各轨道优势，详细分析了高轨、中轨、低轨各部分的总体发展规划和建设进展情况，探讨了弹性导弹预警和跟踪体系的发展特点，从体系设计、发展模式、能力生成等方面总结了发展启示。

  2024年04期 No.226 129-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 771K]
  

• 美国中段弹道导弹防御预警探测系统分析

  俞锦涛;肖兵;崔玉竹;何有宸;

  中段弹道导弹防御系统在导弹防御中具有战略地位，而其预警探测子系统是反导拦截成功的重要前提。针对弹道导弹突防问题，从美国中段弹道导弹防御预警探测系统出发，介绍了美国现有的天基预警卫星、地基和海基预警探测雷达等装备的部署情况和作战能力，以及探测系统面向高超声速武器等目标的发展趋势。基于美军现有体制，对导弹上升段和中段的预警探测作战过程进行了详细分析，并指出其存在因无法密切配合而降低稳定性和可靠性的缺陷。利用可能存在的漏洞，有针对性地从提高突防导弹自身能力和进行干扰等角度给出了导弹实施突防打击的策略。

  2024年04期 No.226 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1023K]
  

作战研究

• 层次网络解释模型在导弹作战效能指标权重中的应用

  沙德;谢永杰;程小非;

  为解决层次分析法与解释结构模型难以有效融合、指标体系权重不明确的问题，引入社会网络分析方法及主客观权重综合策略进行改进，提出了指标体系权重确定的层次网络解释模型。分析了模型理论基础及构建思路，结合导弹作战效能指标体系案例，演示验证了模型的可行性及有效性。结果表明：层次网络解释模型在尊重专家决策和知识经验的基础上，可定性分析指标的相互关系，定量确定指标权重并修正层次分析法得到的指标权重结果，也可用来判断专家决策判断是否前后一致。

  2024年04期 No.226 145-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 908K]
  

• 数字孪生技术在模拟训练系统中的应用研究

  盛碧琦;孙盛智;刘玉;刘鑫宇;

  针对当前模拟训练系统真实程度不高等问题，面向军事训练实战化需求，利用数字孪生相关技术，探索构建军事模拟训练系统应用的总体框架与系统建设思路，创新设计了一套包括综合支撑服务平台、战场环境建模与孪生、武器装备建模与孪生、想定能力支撑、指控能力支撑、导调评估支撑、数字孪生联合训练共七部分组成的数字孪生模拟训练系统，并针对指挥流程训练、军事科目训练、体系联合训练、战法训法验证等应用模式展开探讨。

  2024年04期 No.226 152-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
  
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