对某吸气式高超声速导弹的航程优化与分析

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.03.007

兵工学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (3): 290-294.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2012.03.007

对某吸气式高超声速导弹的航程优化与分析

李响¹，柳长安²，王泽江³，张后军¹

（1.北京理工大学宇航学院，北京 100081；2.西安航天动力研究所，陕西西安 710100；3.中国空气动力学研究中心，四川绵阳 621000）

收稿日期:2010-05-10 修回日期:2010-05-10 上线日期:2014-03-04
作者简介:李响（1972—），男，副教授
基金资助:
国家自然科学基金项目（50875024）；航空科学基金项目（2009ZA72002）；北京理工大学科技创新计划项目(2011CX01007)

Trajectory Optimization for Maximizing Cruise Range of Air-breathing Hypersonic Missile

LI Xiang¹, LIU Chang-an², WANG Ze-jiang³, ZHANG Hou-jun¹

(1.School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China；2.Xi’an Aerospace Propulsion Institute, Xi’an 710100, Shaanxi, China；3.Chinese Aerodynamic Research and Development Center, Mianyang 621000, Sichuan, China)

Received:2010-05-10 Revised:2010-05-10 Online:2014-03-04

摘要/Abstract

摘要： 对某吸气式高超声速导弹的爬升和巡航段航程进行了优化设计。该导弹为面对称构形，采用火箭基组合循环(RBCC)动力系统。利用非均匀有理B样条（NURBS）对设计变量进行参数化描述，得到非线性参数优化问题，并采用遗传算法求解。对马赫数为5、6、7的3种不同巡航速度下的计算结果进行了分析。结果表明，对于燃油经济性而言，该高超声速导弹的巡航速度不宜太高，在相同燃油消耗总量条件下，马赫数为5巡航时的航程最远。

关键词: 飞行器控制、导航技术, 高超声速, 弹道, 航程, 优化

Abstract: The trajectory of an air-breathing hypersonic missile with slender body and thin airfoil is optimized. The missile is powered by a rocket based combined cycle (RBCC) system which combines modes of rocket and ramjet. The design objective is to maximize the cruise range for a given amount of fuel consumption. The design variables are parameterized by using non-uniform rational B-spline（NURBS）.Consequently, the original optimal control problem is converted into an equivalent nonlinear parameter optimization problem which is then solved by using genetic algorithm. Results for three different cruise speeds, i.e. 5, 6 and 7 Ma, are obtained and compared. The results show that, for fuel economy, the cruise speed of the missile should not be too high. For the missile considered, under the condition of the same amount of fuel consumption, the alternative with the cruise speed of 5 Ma is able to attain the longest range.

Key words: control and navigation technology of aerocraft, hypersonic, trajectory, range, optimization

中图分类号:

V412.4

李响，柳长安，王泽江，张后军. 对某吸气式高超声速导弹的航程优化与分析[J]. 兵工学报, 2012, 33(3): 290-294.

LI Xiang, LIU Chang-an, WANG Ze-jiang, ZHANG Hou-jun. Trajectory Optimization for Maximizing Cruise Range of Air-breathing Hypersonic Missile[J]. Acta Armamentarii, 2012, 33(3): 290-294.

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