基于“标准-3”动能拦截弹的顺轨拦截方法研究

提出了针对大气层外机动目标的顺轨拦截方法,能够大幅度降低目标与拦截器之间的相对速度,缓和拦截器的过载需求,避免脱靶现象。采用“标准-3”拦截弹的公开参数建立数学模型,对大气层外机动弹头的顺轨拦截过程进行了仿真研究,仿真综合考虑了助推器和拦截器的质量变化、末制导初始对准误差、导引头的测量误差和盲区、动力学系统的响应延迟和过载约束。结果表明,在处于速度劣势的情况下,拦截器能够对机动目标进行精准碰撞,验证了顺轨拦截方法的工程实践意义。     

三轴稳定地球同步轨道卫星帆板季节性闪光现象研究

季节性闪光现象是由三轴稳定地球同步轨道(GEO)卫星保持的特殊对地位置及卫星帆板的运动特点产生的。结合卫星帆板材质的双向反射分布函数及太阳在地球坐标系下的运动规律,分析了帆板季节性闪光现象的原理,定量研究了地面站观测帆板闪光现象的相关规律并进行了仿真验证。研究表明,地面任意地点的望远镜每年都有两个时段能够观测到GEO卫星帆板闪光现象,每次持续约21d,每颗卫星每天的观测时间约32min。该结论不仅能够为观测GEO卫星提供参考,也可为分析卫星工作及运动状态提供依据。     

基于改进Phong模型的天基光学观测GEO目标姿态估计方法

针对于缺少基于天基光学观测的空间目标姿态估计的问题,提出将无味卡尔曼滤波应用于基于天基光学观测的地球同步轨道目标姿态估计中.以光学横截面积代替星等作为观测量,提高观测方程的线性化水平,实现观测方程的简化;同时建立基于改进Phong模型的光学横截面积观测模型,在提高观测方程描述能力的同时,以角度作为模型的输入,极大地简化了计算,增强了实时性.最后,以贴敷聚酰亚胺薄膜及朗伯体材质的长方体为例,对比分析了姿态估计情况,验证了所提方法的有效性;并进一步对正六棱柱、正八棱柱进行了姿态估计.     

飞艇红外探测系统探测高超声速目标性能研究

以X-51A为例,研究了飞艇红外探测系统对临近空间高超声速目标的探测性能。首先,根据飞行器的飞行状态和飞行高度建立了临近空间高超声速目标不同波段的红外辐射特性模型,以及随高度变化的目标背景红外辐射强度模型;其次,综合考虑飞行器与飞艇高度、地球曲率及红外辐射在大气中传播的波段选择性等因素,建立了红外辐射在临近空间大气中传播的透过率模型;在此基础上,建立了飞艇红外探测系统对高超声速目标的探测距离模型。通过仿真得到了临近空间高超声速目标在不同飞行状态下3个波段的红外辐射强度随目标飞行高度变化的曲线,以及飞艇红外探测系统对飞行器在不同飞行状态下3个红外辐射波段的探测能力。研究结果表明:飞艇红外探测系统对高超声速目标的有效探测距离可以达到百公里量级;当飞行器飞行状态一定时,随着飞行器飞行高度的增加,系统对目标的探测距离先增大后减小;与长波波段相比,中短波波段的探测距离更大,并给出了临近空间飞艇应尽量布置在海拔高度大于18 km的高空中的部署建议。     

空间目标光谱特性研究进展

空间目标光谱是空间目标光学特性的本质体现,能够反映空间目标的材质属性,通过将实验室测量的材质光谱与实测空间目标光谱进行匹配处理,可以识别目标的材质类型,有助于分析空间目标的类型及工作状态。针对空间目标光谱测量及材质信息反演问题,研究空间目标光谱形成原理、反演方法及红化效应等问题。结合空间目标的固体光谱特点,分析了振动光谱、电子光谱对350~2 500 nm谱段的贡献。对基于空间目标光谱开展目标材质识别的三种常用方法进行了概括,即人工神经网络法、粒子群优化法和频谱解混法,对常用的反射率及其导数、中心位移等特征参数进行了分析。研究了空间目标光谱的红化效应,指出红化效应是由部分氧化物进入空间后出现脱氧效应所致。部分含氧元素的空间目标材质进入空间后会出现氧元素从材质表面脱离的现象,脱氧后的材质会与空间环境中的污染物结合形成松散的化学键,此类化学键更易吸收长波波段的光能量,且波长越长越易被吸收,从而导致反射率斜率随波长增加而上升的红化效应。在极端空间环境的持续作用下,空间目标表面材质会出现化学变化、物理变化等老化问题,通过光谱观测能够对材质的老化情况进行分析,为及时修复现有卫星、补发替换卫星提供依据。     

交会与拦截动力学内涵探讨

交会与拦截是动力学中的两个典型应用场景，都是研究空间中两个运动质点的精确相对运动的问题。传统的课程教学忽视了两者的内在联系，教学内容存在交叉重复、不统一等问题，本文以理论力学中点的复合运动为基础，从动力学模型与制导律两个维度对交会和拦截的内涵关系进行深度挖掘和阐释，打通两类相对运动之间的壁垒，建立起教学内容的有效链接，探索了航天动力学教学的新框架，有助于提升教学效率。