面向突防的多约束滑翔弹道优化设计

许强强, 葛健全, 杨 涛, 陶 烨, 黄 浩

(国防科技大学航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073)

0 引 言

在导弹突防过程中,隐身性能发挥着重要的作用,提高隐身技术一方面可从降低自身特征信号入手,另一方面则是通过弹道规划,降低雷达探测概率。因此,采取快速通过雷达探测区、反导防御区的战术规避技术,能够有效增加高超声速助推滑翔飞行器打击目标的突然性,提高突防性能。如何在弹道设计过程中描述此类路径(本文定义为辐射型禁飞区)约束则是首要解决问题。

目前对于路径约束的研究主要侧重于禁飞区建模方面,Timothy等[1]在平面地球的模型下,建立了无限长圆柱的禁飞区模型并设计了最优轨迹;在此基础上,相关学者对该禁飞区模型下的轨迹优化[2-5]、制导[6-9]等方面内容进行了研究。陈小庆等[10]则是基于球面模型的基础上利用球面三角形原理建立了无限长圆柱的禁飞区模型;谢愈等[11]建立了半椭球的禁飞区模型,张梦樱[12]基于立体几何原理在地心系下建立了禁飞区的半椭球空间几何数学模型。

这样的模型一方面难以反映飞行器可以进入但存在一定的暴露危险的特征;另一方面绝对的边界锁定使得求解更加困难,甚至无法得到最优解。同时,在实际作战过程中,雷达探测区域半径较大,采用上述模型将对飞行器横侧向机动能力提出严峻挑战。

为更准确方便地处理辐射型禁飞区约束,本文根据将禁飞区内威胁量化的思想[13],将禁飞区约束转化为与威胁系数积分相关的目标函数,并通过分析雷达探测模型,建立辐射型禁飞区内的威胁模型,然后得到辐射型禁飞区约束对应的最优控制问题模型。……