[发明专利]一种带约束的中制导弹道优化方法

说明书

本发明公开了一种带约束的中制导弹道优化方法，所述弹道优化方法用于降低拦截弹中末制导交班速度，该方法包括以下步骤：根据所设定的带约束的中制导优化弹道，建立包括弹道约束和终端约束的拦截弹纵向平面全弹道运动方程，并构建拦截弹弹道优化模型；采用hp自适应伪谱法对弹道进行求解优化。本发明可以降低拦截弹中末制导交班速度，提供良好的末制导飞行状态，提高拦截精度，是一种极具前景的弹道方式。

技术领域

本发明属于导弹弹道优化领域，尤其涉及一种带约束的中制导弹道优化方法。

背景技术

传统的拦截弹在面临高速目标时，受导弹时间常数、舵机反应时间和制导控制系统响应速度等性能限制，在相对速度过大的情况下，会导致中末制导交班失败；即使交班成功，制导精度势必降低，从而影响拦截效能。

针对高速目标飞行跨度大且特征明显的特点，可以对拦截弹中制导阶段的飞行弹道进行优化，通过设计爬升轨迹，利用重力来降低拦截弹飞至交班区的速度，从而减小弹目相对速度，而且在进行弹道优化的同时，还可以实现对飞行时间和能量等重要指标的最优化。与此同时，拦截弹进入末制导阶段的初始状态对最终拦截效果至关重要，通过对中制导阶段的弹道进行优化，可以进一步约束终端状态，使拦截弹以最佳姿态进入末制导阶段。

发明内容

针对拦截高速目标时面临由过大的相对速度导致中末制导交班失败的问题，本发明提供一种带约束的中制导弹道优化方法，本发明可以降低拦截弹中末制导交班速度，提供良好的末制导飞行状态，提高拦截精度。

本发明是这样实现的，一种带约束的中制导弹道优化方法，所述弹道优化方法用于降低拦截弹中末制导交班速度，该方法包括以下步骤：

根据所设定的带约束的中制导优化弹道，建立包括弹道约束和终端约束的拦截弹纵向平面全弹道运动方程，并构建拦截弹弹道优化模型；

采用hp自适应伪谱法对弹道进行求解优化。

优选地，所述带约束的中制导优化弹道设定为：所述拦截弹完成巡航段后，根据高速目标信息，在中制导阶段按照优化弹道进行飞行，采用爬升下降弹道，利用重力降低中末制导交班速度，调整飞行姿态，以为末制导提供良好的飞行条件，提高拦截精度。

优选地，忽略地球自转和非球形的影响，所述拦截弹纵向平面全弹道运动方程具体为：

式(1)中，分别表示导弹质量、速度、离地高度、攻角、俯仰角和弹道倾角；L为射程；P为发动机推力；F_N为轨控发动机的推力；n_y为导弹可用法向过载；q为动压；s为参考面积；g为重力加速度；R为地球平均半径；I_sp为超燃冲压发动机比冲；C_x,C_y分别为阻力系数和升力系数，均是攻角和马赫数的函数；

其弹道约束为：

(1)法向过载约束

拦截弹在飞行过程中受到结构强度和机载设备承受能力的限制，

其法向过载约束表示为：

|n_y|≤n_ymax (2)

式(1)中，n_ymax为导弹最大可用过载；

(2)动压约束

式(2)中，ρ为空气密度，v为拦截弹速度，q_max为导弹最大动压限制；

(3)热流约束

热流约束通常指飞行器表面驻点处的热流限制，用表示拦截弹热流，其约束表示为：