滑翔增程火箭弹弹道优化研究

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增程技术是当今炮弹、导弹、火箭弹等武器系统的重点研究方向。不同于其他增程方式,滑翔增程技术是建立在火箭弹飞行可控的基础上。其作用过程为:滑翔增程火箭弹在弹道飞行中,火箭弹控制系统通过控制指令使执行机构按照一定的规律偏转,来改变火箭弹的姿态,使火箭弹按照预定的弹道滑翔来实现增程。本文研究的内容是滑翔增程火箭弹的弹道优化仿真。首先,建立了火箭弹外弹道的六自由度模型,其次简化得到用于分析的可控火箭弹质点模型。然后,介绍了不同优化算法的优化流程,并研究了不同算法对于滑翔增程火箭弹弹道优化结果的影响。分析了滑翔增程的原理,介绍了求解的方法—极小值原理和参数优化方法,并且建立了以攻角随时间的变化序列和射角为设计变量的滑翔增程火箭弹弹道的参数优化模型,并使用Isight优化软件对火箭弹进行了初次优化仿真,在初次优化仿真的基础结果上对攻角进行了整体的再次优化。建立了滑翔增程火箭弹弹道优化的罚函数模型,将火箭弹滑翔增程从约束优化问题转化为了无约束优化问题。并设计了不同的方案弹道来验证在不同的射角、不同的海拔高度下,滑翔增程火箭弹在近、中、远三种目标射程下的效果。滑翔增程火箭弹弹道优化仿真结果表明,采用参数优化模型对滑翔增程火箭弹进行弹道优化设计使火箭弹的射程增加了98.7%。使用不同的优化算法进行优化设计其结果表明采用Hooke-Jeeves优化算法能够较快得搜索到滑翔增程优化问题的最优解。并验证了在不同发射条件下该火箭弹经过优化设计后均能达到预定的射程。
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