近年来,高超声速飞行器呈现出持续快速发展的态势[1],各国都在积极推动新型号的研发与仿真实验验证[2]。高超声速助推滑翔飞行器轨迹规划及姿态演示实验是针对飞行器设计学科本科课程开发的实验项目,其目的是让学生掌握高超声速助推滑翔飞行器轨迹规划方法及仿真实验验证过程。为了使学生对飞行器姿态变化产生感性认识,实验采用三轴电动转台及飞行器模型实时跟踪飞行姿态,确保姿态跟踪的响应特性与实际相符,因此,实验系统是在“Windows+ RTX”环境下开发设计的。
1 实验系统组成及开发
2 实验系统开发原理
3 实验过程及结果
4 结语
基于“Windows+RTX”框架、三轴台控制软件和高超声速助推滑翔飞行器轨迹规划方法,搭建了飞行器轨迹规划及姿态演示实验系统,能够实现轨迹规划、三轴姿态数据的实时生成、传输及三轴台的实时控制。结果表明,通过实验系统能够获取飞行器飞行轨迹及不同参数对飞行轨迹的影响规律。在课程教学中采用综合理论学习、仿真验证及实物演示三种教学方式,促使学生理论联系实际并提高分析能力,快速掌握飞行器全程轨迹规划方法,更深刻地理解飞行器设计学科,也可为其后续导航制导方法的学习和仿真验证奠定了基础。
参考文献
[1] 刘薇,龚海华.国外高超声速飞行器发展历程综述[J].飞航导弹,2020,423(3):20-27.
[2] 范月华,高振勋,蒋崇文.美俄高超声速飞行器发展近况[J].飞航导弹,2018,407(11):25-30.
[3] 张健楠.RTX实时系统在半实物仿真中的应用[J].计算机测量与控制,2016,24(3):136-138.
[4] 岳超,董国才,喻戈.基于RTX的导弹半实物仿真系统设计[J].弹箭与制导学报,2016,36(1):19-22.
[5] 齐伟呈,程思野,李堃.高超声速飞行器及推进系统研究进展[J].科技创新与应用,2022,12(31):18-21.
[6] 孙聪.高超声速飞行器强度技术的现状、挑战与发展趋势[J].航空学报,2022,43(6):8-27.
[7] 王鹏飞,罗畅,白炎.临近空间高超声速飞行器进展及防御策略分析[J].现代防御技术,2021,49(6):22-27.
[8] 王在铎,王惠,丁楠,等.高超声速飞行器技术研究进展[J].科技导报,2021,39(11):59-67.
[9] AN K, GUO Z Y, XU X P, et al. A framework of trajectory design and optimization for the hypersonic gliding vehicle[J]. Aerospace Science and Technology, 2020.106110.
[10] 钱首元.助推滑翔飞行器轨迹规划及再入制导[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2021.
[11] 孟夏莹,杜君,刘健.高超声速滑翔飞行器弹道仿真分析[J].制导与引信,2021,42(2):51-54.
[12] ZHANG Y, ZHANG R, LI H. Graph-based path decision modeling for hypersonic vehicles with no-fly zone constraints[J]. Aerospace Science and Technology, 2021.106857.
[13] 李臻,许冰青,李庆波,等基于序列凸优化算法的飞行器轨迹规划[J].空天防御,2021,4(4):50-56.
[14] 伍元培,王阳,赵爱红,等.基于深度学习网络的高超声速飞行器避障轨迹规划方法[J].战术导弹技术,2022,21(1):53-59.
安若铭 荆武兴 高长生 胡玉东 杜青峰 哈尔滨工业大学航天学院 |