无人战斗机红外攻防对抗建模与仿真研究

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无人战斗机红外攻防对抗建模与仿真的中心思想是建立由攻击机、目标机、红外诱饵、红外制导导弹组成的复杂系统仿真平台,通过仿真的方法,研究各种因素对无人战斗机红外对抗系统作战效能的影响,综合考虑作战态势与环境、己方装备技术性能、作战对象技术性能来制定红外攻击和红外防御的策略,使机载红外对抗装置和红外导弹的作战效能得到充分的发挥,增强无人战斗机的生存力和战斗力。  无人战斗机红外攻防仿真包括红外攻击和红外防御两大部分,二者不是独立的,而是在空战中必须同时兼顾的。红外对抗中,红外干扰是基础。无人机红外干扰系统的作战效能的发挥一方面依赖于红外干扰技术水平,一方面依赖于载机对干扰装置的战术使用。二者是相辅相成的,技术决定战术,战术牵引技术。战技融合的实质是充分利用技术与战术的关系,达到最大的作战效能。但目前世界上没有一个国家拥有真正意义上的无人战斗机,这是由于无人战斗机攻防作战的策略是最棘手的难题之一。因此本文对无人战斗机红外攻防对抗战技融合方法的研究具有十分重要的意义。  主要创新点和所做的工作有:  (1)采用数字化建模技术,分析由无人战斗机、红外制导导弹、大气环境和红外诱饵组成的复杂红外对抗系统的物理特性和运动特性,提出了“四位一体”的飞行器红外对抗复杂系统建模方法,克服了国内现有红外对抗单方面研究的不足。  (2)对红外多元探测器导弹攻击的全过程进行建模仿真。改进了目标识别建模技术并进行了基于时域波形特征分析的仿真,提高了导弹仿真结果的可信性;建立了导弹运动与制导通用计算模型,通过导弹的飞行速度特性和可用过载共同确定来确定导弹运动特征,既简化了运算,又提高了精度;同时,计算了导弹在典型攻击条件下的攻击区。  (3)综合采用飞行力学、自动控制、红外辐射、数值计算、计算机技术等多学科交叉领域理论,采用数字化建模方法,建立了反映攻击机、目标机、红外诱饵和导弹物理特性与随机特性的红外攻防对抗仿真平台。该平台由大气模块、无人战斗机模块、红外诱饵模块、红外导弹模块以及结果分析模块五大类模块组成。其中大气模块包括静态大气模型、动态大气模型以及红外传输模型;无人战斗机模块中包括飞机运动模型、动态辐射模型和火控系统模型;红外干扰模块包括红外烟幕、红外诱饵弹、拖曳式诱饵、伴飞式诱饵和定向红外干扰各自的运动模型和辐射模型,充分反映出各种红外干扰技术的特点;导弹仿真模块中包括导弹的目标识别模型、制导模型与运动模型,其中对目标识别的仿真采用由分析识别机理入手的功能仿真,比之普遍采用的能量质心法更符合不同导弹的工作实际。  (4)分析了无人战斗机红外攻防对抗战技融合的内涵,得到作战态势与环境、己方装备技术性能、作战对象技术性能、战术方法四者之间的逻辑关系。然后通过理论分析和仿真实验,以导弹命中率为评价指标,找出了战斗机红外防御中红外烟幕、红外诱饵弹、拖曳式诱饵、伴飞式诱饵以及定向红外干扰的防御策略,以及无人战斗机红外攻击中前半球攻击和后半球攻击四种作战典型态势下红外攻击的策略。  该研究不仅能提高红外系统攻防对抗的理论研究水平,而且能为无人战斗机作战控制系统的设计提供理论指导和方法借鉴,还能指导有人战斗机作战训练和红外对抗系统的升级改造。
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