高马赫数飞行器准平衡飞行段弹道优化方法

1

作者 温杰 周欢 +2 位作者 丛戎飞 丁智坚 张旭 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期222-233,共12页

针对类HTV飞行器准平衡飞行段弹道优化问题,提出一种基于改进直接打靶法和自适应遗传算法的混合优化方案。首先在控制约束范围内构造控制量数据集,将控制量初末时刻值和终端时刻纳入优化设计变量,利用改进直接打靶法使以最远航程为目标... 针对类HTV飞行器准平衡飞行段弹道优化问题,提出一种基于改进直接打靶法和自适应遗传算法的混合优化方案。首先在控制约束范围内构造控制量数据集,将控制量初末时刻值和终端时刻纳入优化设计变量,利用改进直接打靶法使以最远航程为目标函数,满足控制约束、过程约束(动压、过载、热流率及禁飞区等)、终端约束的动态最优控制问题参数化为非线性规划问题。在此基础上借助自适应遗传算法对控制量参数进行全局寻优,通过三次样条插值对控制量-时间历程平滑处理,利用四阶龙格库塔法进行数值积分,以此得到符合条件的理想弹道。经仿真验证,提出的弹道优化算法相较于原算法(直接打靶法-遗传算法)收敛速度更快,性能指标更优,降低了对初值的敏感程度,具备一定的鲁棒性,能够实现规避多禁飞区,搜索到满足约束条件且保证航程最远的理想轨迹。 展开更多

关键词 高马赫数飞行器 准平衡飞行段 弹道优化 改进直接打靶法 自适应遗传算法 四阶龙格库塔法 多禁飞区

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变体制导炮弹气动特性分析及弹道仿真 被引量：2

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作者 贾昂 王旭刚 李广才 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期74-82,共9页

为使制导炮弹在不同飞行状态均保持较优的气动外形,提高飞行效率,增加射程,设计了一种变体制导炮弹,并开展气动参数计算、气动特性分析和弹道仿真等研究。首先根据设计指标确定变体制导炮弹的气动布局,通过迭代优化确定弹翼、鸭舵、尾... 为使制导炮弹在不同飞行状态均保持较优的气动外形,提高飞行效率,增加射程,设计了一种变体制导炮弹,并开展气动参数计算、气动特性分析和弹道仿真等研究。首先根据设计指标确定变体制导炮弹的气动布局,通过迭代优化确定弹翼、鸭舵、尾翼的具体参数,并描述其控制方式和弹道特点;随后利用工程化算法计算变体制导炮弹的气动数据,分析升力系数、阻力系数和静稳定度等参数与弹翼外形变化之间的关系;最后根据气动特性分析的结果为所设计的变体制导炮弹制定变体方案,采用hp-自适应伪谱法,分别对变体制导炮弹和固定外形制导炮弹以射程最大为目标进行弹道优化。结果表明:所设计的变体制导炮弹满足设计指标,具有良好的气动特性和操纵性,弹道计算结果表明通过引入变体飞行技术可以使射程提升10%~22.5%,研究结果可以为今后变体制导炮弹的研究提供参考。 展开更多

关键词 变体制导炮弹 弹道优化 气动特性 弹道仿真 变后掠翼

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针对RLV发动机推力下降故障的弹道与制导律优化 被引量：2

3

作者 李远东 邵小东 +2 位作者 胡庆雷 胡海峰 潘豪 《航天控制》 CSCD 北大核心 2022年第2期3-8,共6页

针对RLV(可重复利用运载火箭)发动机推力下降后助推段与返回段的协调弹道优化问题,提出了弹道评估与决策方案及新型优化制导律。首先基于弹道数值积分与入轨机械能设计了针对RLV助推段推力下降故障的运载与返回能力评估与决策方案,得到... 针对RLV(可重复利用运载火箭)发动机推力下降后助推段与返回段的协调弹道优化问题,提出了弹道评估与决策方案及新型优化制导律。首先基于弹道数值积分与入轨机械能设计了针对RLV助推段推力下降故障的运载与返回能力评估与决策方案,得到效益最优的弹道决策区间。进而设计利用PSO(粒子群优化算法)优化ZEM/ZEV(零控脱靶量)制导律的弹道优化方案。在助推段发动机推力下降后优化关机与落地时间使入轨与返回能力综合最优;在助推级分离后优化二次点火高度与制导律参数使其满足最大热流约束;在降落段推力进一步下降后,精细优化落地时间与制导参数以实现精确软着陆。仿真结果表明,本文提出的方案提高了RLV在发动机推力下降情况下的入轨与着陆能力,且算法计算量小,结构简单。 展开更多

关键词 可重复利用运载火箭 发动机故障 弹道优化 ZEM/ZEV制导律 粒子群优化算法

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机载布撒器方案飞行的弹道设计 被引量：1

4

作者 孙乐 韩子鹏 +1 位作者 高付申 曾仕伦 《弹道学报》 CSCD 北大核心 1997年第3期63-65,共3页

利用在可操纵质点模型中加入约束，选取目标函数，求最优解的方法，对机载布撒器方案飞行的弹道进行了设计．给出了五条最优方案飞行弹道的飞行方案和基本运动参数，并分析评估了它们各自的优缺点．对一类无动力和有动力弹道的运动参数... 利用在可操纵质点模型中加入约束，选取目标函数，求最优解的方法，对机载布撒器方案飞行的弹道进行了设计．给出了五条最优方案飞行弹道的飞行方案和基本运动参数，并分析评估了它们各自的优缺点．对一类无动力和有动力弹道的运动参数进行了对比． 展开更多

关键词 弹道设计 飞行方案 弹道优化 机载 布散器

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一种固体小运载火箭弹道优化研究方法

5

作者 薛杰 李晓晖 程养民 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第5期48-51,共4页

为优化运载火箭弹道,以微小型固体运载火箭为研究对象,通过Simulink建立六自由度仿真模型,开展弹道优化相关问题的研究与分析。结果表明,在运载火箭发动机推力给定的条件下,此运载火箭达到入轨条件的最大有效载荷为218.8 kg,比基本方案... 为优化运载火箭弹道,以微小型固体运载火箭为研究对象,通过Simulink建立六自由度仿真模型,开展弹道优化相关问题的研究与分析。结果表明,在运载火箭发动机推力给定的条件下,此运载火箭达到入轨条件的最大有效载荷为218.8 kg,比基本方案提高9.4%。 展开更多

关键词 运载火箭 六自由度 仿真设计 弹道优化 有效载荷

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基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化设计 被引量：9

6

作者 肖剑 王雨时 张志彪 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期53-57,共5页

针对某中口径无后坐炮研制中的内弹道设计问题,将多目标优化的Pareto遗传算法与无后坐炮经典内弹道数学模型相结合,以最大膛压和初速作为优化设计的目标,对药室容积和发射药药量进行了多目标优化设计,提出了一种基于Pareto遗传算法的无... 针对某中口径无后坐炮研制中的内弹道设计问题,将多目标优化的Pareto遗传算法与无后坐炮经典内弹道数学模型相结合,以最大膛压和初速作为优化设计的目标,对药室容积和发射药药量进行了多目标优化设计,提出了一种基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化方法。优化结果表明:所采用的Pareto遗传算法与内弹道相结合是可行的;利用Pareto遗传算法,所得数个内弹道目标优化解以Pareto前沿面的形式给出,设计人员可根据需要从中选择无后坐炮内弹道的最优设计方案。 展开更多

关键词 Pareto遗传算法 无后坐炮 内弹道优化

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高速单行载流子光电二极管的近弹道优化设计 被引量：6

7

作者 甄政 郝然 +2 位作者 邢东 冯志红 金尚忠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期187-194,共8页

基于近弹道优化的方法提出了一种高性能的单行载流子光电二极管(UTC-PD)的设计方案,用该方案制备的UTC-PD具有大的响应速度、响应度和饱和输出,且可减轻负载电压摆幅效应。设计的新光电二极管采用具有渐变掺杂的部分耗尽吸收层。在收集... 基于近弹道优化的方法提出了一种高性能的单行载流子光电二极管(UTC-PD)的设计方案,用该方案制备的UTC-PD具有大的响应速度、响应度和饱和输出,且可减轻负载电压摆幅效应。设计的新光电二极管采用具有渐变掺杂的部分耗尽吸收层。在收集层底部插入p型掺杂薄电荷层,对器件内部电场进行了优化设计,让光生电子以过冲速度漂移,这样可减少电子的渡越时间,并使器件具备了高偏置电压操作能力,从而增大3 dB带宽,提升饱和性能。仿真分析表明,在8 V的高反向偏置电压条件下,有源区面积为16 μm 2的该器件可以获得超过86 GHz的3 dB带宽,响应度为0.17 A/W。 展开更多

关键词 光电子学 光电二极管 单行载流子光电二极管 高速 近弹道优化

原文传递

基于DENN的NSGA-Ⅱ算法的串联多药室火炮内弹道性能优化 被引量：2

8

作者 王渤 罗懿 +1 位作者 薛涛 张小兵 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期20-27,共8页

为了提高串联多药室火炮的内弹道性能,根据串联多药室火炮的发射特点,建立了串联多药室火炮的经典内弹道模型并开展了数值模拟,分析了影响串联药室内弹道性能的主要因素。基于此,采用传统第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对串联多药... 为了提高串联多药室火炮的内弹道性能,根据串联多药室火炮的发射特点,建立了串联多药室火炮的经典内弹道模型并开展了数值模拟,分析了影响串联药室内弹道性能的主要因素。基于此,采用传统第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对串联多药室火炮的内弹道性能进行了多目标优化,初步分析了主副药室装药质量、活塞质量、点火延迟对内弹道性能的影响。由于NSGA-Ⅱ算法在设计变量维度较高时易陷入局部收敛并导致优化无效,本文进一步考虑火药弧厚、弹丸行程长等设计变量,提出了结合机器学习神经网络(NN)和差分进化算法(DE)加速传统NSGA-Ⅱ的新型优化算法(DENN-NSGA-Ⅱ)。该方法通过让NSGA-Ⅱ算法的初始种群在NN预测的Pareto前沿附近生成,实现对串联多药室火炮内弹道性能的高效优化。数值实验结果表明:相比与传统NSGA-Ⅱ方法,DENN-NSGA-Ⅱ方法通过优化初始种群的生成位置,收敛速度更快,能够得到更理想、更全面的优化结果,实现更高效地内弹道性能优化。 展开更多

关键词 串联多药室火炮 内弹道优化 遗传算法 神经网络 差分进化

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基于混合粒子群优化算法的火箭弹内弹道优化设计 被引量：3

9

作者 曹林 孟吉红 +3 位作者 范匆 张翱 杨赵兵 邓聃 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期57-62,共6页

针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行... 针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行优化设计,求得了全局最优解。仿真结果表明,提出的混合粒子群优化算法具有较好的全局寻优能力和鲁棒性,是解决固体火箭发动机内弹道优化问题的有效方法;设计的优化策略将某型122 mm无控火箭弹的最远射程提高了3.75%~4.45%,仿真结果对无控火箭弹的总体设计具有一定的理论指导意义。 展开更多

关键词 无控火箭弹 固体火箭发动机 内弹道优化 混合粒子群优化算法

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内弹道多目标优化算法对比分析 被引量：2

10

作者 马营 杨臻 +2 位作者 赵蔚楠 吴朝峰 张哲伟 《兵工自动化》 2021年第3期81-85,共5页

为保证在威力不变的情况下,尽可能降低内弹道过程的最大膛压,建立基于NSGA-Ⅱ、CMOPSO、NSGA-Ⅲ多目标内弹道优化算法,对其进行计算分析。以某无后坐发射系统为研究对象,选定设计变量与目标函数,对目标函数进行无量纲化,对内弹道进行多... 为保证在威力不变的情况下,尽可能降低内弹道过程的最大膛压,建立基于NSGA-Ⅱ、CMOPSO、NSGA-Ⅲ多目标内弹道优化算法,对其进行计算分析。以某无后坐发射系统为研究对象,选定设计变量与目标函数,对目标函数进行无量纲化,对内弹道进行多目标优化,并对比3种算法在内弹道优化过程中的优劣。结果表明:CMPSO算法具有最大的相对速度分布,NSGA-Ⅱ具有最大的相对压力跨度,而NSGA-Ⅲ具有最好的收敛性。 展开更多

关键词 内弹道优化 目标函数 无量纲化 多目标优化算法 计算分析

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多约束多规避区全程弹道快速优化方法 被引量：2

11

作者 赵欣 秦伟伟 +2 位作者 张显炀 何兵 闫循良 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期245-252,共8页

研究了多约束多规避区条件下的全程弹道快速优化问题。首先,分类研究了规避区的类型和基本模型;然后,重点考虑端点约束、控制约束、典型过程约束、时间及弹道链接约束和规避区约束等,构建了弹道优化的多种约束模型;最后,提出了一种基于... 研究了多约束多规避区条件下的全程弹道快速优化问题。首先,分类研究了规避区的类型和基本模型;然后,重点考虑端点约束、控制约束、典型过程约束、时间及弹道链接约束和规避区约束等,构建了弹道优化的多种约束模型;最后,提出了一种基于检测点自适应伪谱法的轨迹优化算法,即在多区间伪谱法的基础上,引入曲率和误差判据,创新设计了自适应调整区间密度和区间内配点数的改进策略,构建了自适应伪谱法,进一步在自适应伪谱法的基础上加入检测点进行检测,采用一种基于配点间的检测点法作为解的近似误差评估准则,检验配点间的检测点处对于约束方程的满足程度。仿真结果表明,在不对初值进行猜测的情况下,以全程飞行耗时最短为优化指标,整个弹道优化CPU耗时小于5 s,终端状态参数均满足所有端点约束条件,优化弹道通过侧向绕飞,成功实现对两个规避区的规避,相关参数满足突防能力设计要求。 展开更多

关键词 多约束多规避区 全程弹道优化 自适应伪谱法 最优控制

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无杆式气缸弹射装置内弹道仿真与优化设计 被引量：16

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作者 姚琳 马大为 +2 位作者 任杰 魏龙涛 李亚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期122-127,198,共6页

提出一种新型无杆式气缸导弹弹射装置,可实现小尺寸、长行程、低过载发射。引入真实气体状态方程—RK状态方程,推导真实气体条件下比热力学能、比焓等热力学参数表达式,建立考虑真实气体效应的无杆式气缸弹射装置内弹道模型,获得了导弹... 提出一种新型无杆式气缸导弹弹射装置,可实现小尺寸、长行程、低过载发射。引入真实气体状态方程—RK状态方程,推导真实气体条件下比热力学能、比焓等热力学参数表达式,建立考虑真实气体效应的无杆式气缸弹射装置内弹道模型,获得了导弹弹射过程中热力学参数与导弹运动参数的变化规律。计算结果表明:与"单电磁阀"供气方案相比,采用优化后的"主副电磁阀"供气方案,在弹射结束时,气体质量流量增大52.9%,低压室压强提高14.3%,导弹过载系数提高了41.3%;在最大过载和有效推弹行程不变的条件下,导弹的离轨速度提高15.8%。 展开更多

关键词 导弹冷弹射 无杆式气缸 真实气体效应 “主副电磁阀”供气 内弹道优化

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内弹道学发展与展望

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作者 张小兵 薛涛 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期446-460,共15页

随着作战目标本身防御能力的增强,对武器性能的要求越来越高。内弹道性能的优劣直接影响到火力系统的作战效能。因此,内弹道学的研究,不仅在过去、现在,而且在未来仍将是兵器研究中的热点。它的发展与武器的总体设计、工程研制、生产定... 随着作战目标本身防御能力的增强,对武器性能的要求越来越高。内弹道性能的优劣直接影响到火力系统的作战效能。因此,内弹道学的研究,不仅在过去、现在,而且在未来仍将是兵器研究中的热点。它的发展与武器的总体设计、工程研制、生产定型、作战使用等密切相关。科学而全面地认识内弹道过程中的多物理场耦合机理、武器发射安全性、超高速武器发射可行性等问题,逐渐成为当前内弹道学领域基础与应用研究的重要课题。为此,该文回顾了内弹道学的发展历史,讨论了内弹道学理论模型与数值仿真技术,探究了内弹道学在新概念发射技术研发中的关键作用,强调了内弹道性能优化研究的必要性等。此外,针对我国国情,讨论了未来内弹道学的发展方向,为今后的研究提出了建议。 展开更多

关键词 内弹道学 内弹道学综述 内弹道过程建模与仿真 内弹道实验 内弹道性能优化 武器发射 内弹道学前景

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低成本中高空超音速靶标弹道优化设计 被引量：5

14

作者 张团 张国伟 徐立新 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第2期198-200,共3页

为了寻求一种价格低廉的中高空超音速靶标,文中拟定了战技指标,通过分析最终采用大口径超音速火箭弹改装,建立了以主动段末端速度及弹道倾角为设计变量,以供靶段水平距离为目标函数,满足战技指标的优化模型,再将优化结果反推得到主动段... 为了寻求一种价格低廉的中高空超音速靶标,文中拟定了战技指标,通过分析最终采用大口径超音速火箭弹改装,建立了以主动段末端速度及弹道倾角为设计变量,以供靶段水平距离为目标函数,满足战技指标的优化模型,再将优化结果反推得到主动段参量。经仿真证明该方法合理可行,可用于指导试验,能大幅度降低试验成本。 展开更多

关键词 超音速 火箭靶弹 弹道优化

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火炮内弹道计算机辅助优化设计 被引量：7

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作者 郭文凤 刘树华 杨少宇 《机械管理开发》 2004年第5期20-21,23,共3页

通过火炮内弹道三种计算理论数学模型的建立,开发了集三种理论于一体的火炮内弹道计算机辅助优化设计软件。利用该软件可以达到火炮内弹道优化设计的目的。

关键词 火炮 内弹道 计算机辅助优化设计

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