【文章內(nèi)容簡介】 48 第七章 武器的火力解算研究 49 滑翔彈簡介 49 動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 49 滑翔彈的制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 50 數(shù)值飛行仿真計(jì)算及分析 51 滑翔彈的可達(dá)域解算方法研究 52 53 三自由度簡化模型建立 55 仿真驗(yàn)證 56 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延對(duì)于攻擊決策的影響分析 57 問題描述 57 仿真分析 58 本章小結(jié) 59 第八章 火飛耦合器設(shè) 計(jì)以及系統(tǒng)綜合仿真 61 火飛耦合器 61 火飛耦合器的設(shè)計(jì)方案 61 綜合火力 /飛行控制系統(tǒng)仿真 63 64 第九章 總結(jié)與展望 65 參考文獻(xiàn) 66 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 1 第一章 緒論 偵 察 打擊一體化無人機(jī) 研究背景 及意義 偵 察 打 擊 一 體 化 無 人 機(jī) 最早 是 由 美 國 人 提 出 ， 英 文 為RSIUAV(Reconnaissance Strike Integrated Unmanned Aerial Vehicle)， 它是無人偵察技術(shù)的 拓展，通過加裝作戰(zhàn)任務(wù)系統(tǒng)，使原先主要執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察與監(jiān)視、目標(biāo)截獲、火力校正、毀傷評(píng)估及電子誘騙與干擾等輔助支援任 務(wù)的無人機(jī)，具有一定的對(duì)地、對(duì)空作戰(zhàn)能力，成為一種全新的武器系 統(tǒng) [1][2]。 早在 海灣戰(zhàn)爭中，多國部隊(duì) 就 使用了 BQM147A“敢死蜂 ”， FQM151A“短毛獵犬”，“瑪爾特”，“哨兵”，“先鋒”等 型號(hào) 無人機(jī)出動(dòng)數(shù)千架次對(duì)伊拉克部隊(duì)的軍事目標(biāo)分布、防空系統(tǒng)狀況、軍隊(duì)和武器裝備的調(diào)動(dòng)、戰(zhàn)場(chǎng)勢(shì)態(tài)和打擊效果等情報(bào)信息進(jìn)行收集和回傳 ，幫助多國部隊(duì)掌握戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì) 。 但是，傳統(tǒng)的 利用 無人機(jī)偵 察 ， 利用 戰(zhàn)斗 機(jī)打擊的方式有巨大的缺陷，就是 美軍在發(fā)現(xiàn)原來的無人機(jī)雖然具有良好的偵 察 能力，但是在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后要通過地面指揮，讓地面指揮者調(diào)度戰(zhàn)斗機(jī)攜帶武器從地面起飛至攻擊地區(qū)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊 ，這個(gè)過程 消耗的時(shí)間很容易 讓稍縱即逝的目標(biāo)消失無蹤。 在進(jìn)入 21 世紀(jì)后，隨著無人機(jī) 總 體與系統(tǒng)集成技術(shù) 增強(qiáng) 、綜合火 \飛技術(shù)的提高、 高速率 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) 等關(guān)鍵技術(shù) 的 提高 ，以“發(fā)現(xiàn)即摧毀”為目標(biāo)的偵 察 打擊一體化無人機(jī)很好的解決了偵 察 和打擊之間消耗時(shí)間過長的問題并且開始登上戰(zhàn)爭舞臺(tái)。 “捕食者”無人機(jī)在 2020 年阿富汗的反恐戰(zhàn)斗中成功識(shí)別并 利用“海爾法”空地導(dǎo)彈 摧毀了“基地”組織的 3 號(hào)人物 ，顯示了巨大的戰(zhàn)場(chǎng)效力 [3]。 偵 察 打擊一體化無人機(jī) 與 有人機(jī) 相比擁有 無法比擬的優(yōu)點(diǎn) [4]： (1)作戰(zhàn)效能高，生命力強(qiáng)。相對(duì)于有人駕駛飛機(jī)，察 /打一體化無人機(jī)不受人為因素的制約，在設(shè)計(jì)及作戰(zhàn)時(shí)不用考慮飛行員的生理極限 ，因而可以最大限度地飛到適合作戰(zhàn)需求的速度、高度、航程等。另外在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別后，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)打擊，節(jié)約了作戰(zhàn)時(shí)間，進(jìn)一步提高了作戰(zhàn)效能。 (2)費(fèi)用低廉，不懼傷亡。因?yàn)椴恍枰惭b駕駛艙，無人機(jī)的體積更小，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，因此，它的設(shè)計(jì)制造、戰(zhàn)場(chǎng)使用和維護(hù)費(fèi)用也大為降低。而其最大的好處是不存在人員傷亡或被俘的危險(xiǎn)，從而可以代替有人駕駛飛機(jī)在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下執(zhí)行多種任務(wù)，如壓制敵防空系統(tǒng)、高風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)探測(cè)、對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行定點(diǎn)清除等。 (3)出眾的協(xié)同作戰(zhàn)能力。目前，協(xié)同作戰(zhàn)一般是飛行員通過目視或語音交西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 2 流來完 成的。而偵察 /打擊一體化無人機(jī)的系統(tǒng)作戰(zhàn)可以由地面人員完成，它可以利用出眾的輔助決策系統(tǒng)，生成有效的協(xié)同策略，從而控制無人機(jī)編隊(duì)充分利用有限的資源，完成復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)。 (4)可實(shí)施有效的偵察情報(bào)支援。察 /打一體化無人機(jī)可以利用其續(xù)航長、飛行高度高、不易被敵方發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)、長時(shí)間的偵察、監(jiān)視。 偵 察 打擊一體化無人機(jī) 任務(wù)過程 偵察打擊一體化無人機(jī)執(zhí)行偵察和對(duì)地攻擊任務(wù)的過程可以分為以下幾個(gè)典型階段 [5](如圖 13所示 )： 目 標(biāo) 戰(zhàn)區(qū)目 標(biāo)地 形 跟 隨 / 回 避 飛 行起 飛著 陸巡 航基 地爬 升占 位 機(jī) 動(dòng)武 器 瞄 準(zhǔn) 與 發(fā) 射脫 離 戰(zhàn) 區(qū) 圖 13 偵察打擊一體化無人機(jī)任務(wù)剖面圖 階段一： 地面操作員把規(guī)劃好的航跡上傳至無人機(jī)平臺(tái)，無人機(jī)自動(dòng)按規(guī)劃航跡飛行。經(jīng)過巡航、地形跟隨 /回避飛行，無人機(jī)到達(dá)目標(biāo)戰(zhàn)區(qū)。在此階段，操作員監(jiān)視無人機(jī)的飛行軌跡，根據(jù)當(dāng)前情境修改某些航路點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)重規(guī)劃，而且操作員可以根據(jù)需要切換無人機(jī)的自主與手動(dòng)飛行模式。 階段二： 各種機(jī)載通訊設(shè)備根據(jù)操作指令自動(dòng)完成數(shù)據(jù)信息的采集及傳輸，地面控制系統(tǒng)自動(dòng)接收機(jī)載設(shè)備或其它通信設(shè)施傳遞的信息；機(jī)載偵察設(shè)備根據(jù)控制指令調(diào)整工作狀態(tài)，自動(dòng)完成對(duì)地面目標(biāo)的探測(cè)與搜索。 階段三： 通過數(shù)據(jù)鏈，偵察 圖像以及其它信息傳回地面控制系統(tǒng)顯示設(shè)備，操作員對(duì)攻擊目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、威脅判斷、攻擊排序、火力分配、武器管理等決策。 階段四： 無人機(jī)根據(jù) 控制 指令選擇攻擊使用的武器，計(jì)算最優(yōu)機(jī)動(dòng)軌跡完成必要的占位機(jī)動(dòng)。 階段五： 無人機(jī)自動(dòng)完成目標(biāo)跟蹤與火控解算，實(shí)現(xiàn)武器瞄準(zhǔn)，然后根據(jù)接收到的攻擊授權(quán)控制指令完成武器發(fā)射； 階段六： 如有需要，無人機(jī)繼續(xù)導(dǎo)引發(fā)射的武器，直至命中目標(biāo)； 階段七： 完成攻擊任務(wù)后，無人機(jī)進(jìn)行有效的機(jī)動(dòng)規(guī)避，迅速脫離戰(zhàn)區(qū)，以提高自身生存能力。 本文研究 重點(diǎn)在 于 無人機(jī)爬升后進(jìn)入巡航階段至 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)并 且操縱無人機(jī)進(jìn)行 武器系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)以及發(fā)射，以提高無人機(jī)的作戰(zhàn)性能以及生存力西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 3 為指標(biāo)，對(duì)無人機(jī)的綜合火力飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并且著重研究了在時(shí)延對(duì)于無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)性能的影響并且進(jìn)行補(bǔ)償研究。 綜合火力 /飛行系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 隨著數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，航空電子技術(shù)水平不斷提高，機(jī)載武器更新?lián)Q代，對(duì)機(jī)載火控系統(tǒng)提出了更高的要求。在軍方需求和技術(shù)推動(dòng)下， 90 年代末及 2020 年后的 綜合火力飛行控制 系統(tǒng)將得到極大的發(fā)展，除體現(xiàn)在綜合化、模塊化外，還主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 [6]。 (1)作戰(zhàn)功能主要突出超視距、多目標(biāo)攻擊，控制發(fā)射后不管導(dǎo)彈。 超視距多目標(biāo)攻擊火控系統(tǒng)和發(fā)射后不管導(dǎo)彈配合，能同時(shí)跟蹤、識(shí)別多個(gè)目標(biāo)并分別測(cè)定每個(gè)目標(biāo)的參數(shù)，完成威脅判斷、攻擊目標(biāo)的優(yōu)先權(quán)確定及各種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策；產(chǎn)生飛機(jī)操縱指令和雷