侦察打击一体化无人机综合火力飞行系统设计硕士学位论文(编辑修改稿)

侦察打击一体化无人机综合火力飞行系统设计硕士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

48 第七章 武器的火力解算研究 49 滑翔弹简介 49 动力学与运动学模型 49 滑翔弹的制导律设计 50 数值飞行仿真计算及分析 51 滑翔弹的可达域解算方法研究 52 53 三自由度简化模型建立 55 仿真验证 56 数据链时延对于攻击决策的影响分析 57 问题描述 57 仿真分析 58 本章小结 59 第八章 火飞耦合器设 计以及系统综合仿真 61 火飞耦合器 61 火飞耦合器的设计方案 61 综合火力 /飞行控制系统仿真 63 64 第九章 总结与展望 65 参考文献 66 西北工业大学硕士论文 1 第一章 绪论 侦 察 打击一体化无人机 研究背景 及意义 侦 察 打 击 一 体 化 无 人 机 最早 是 由 美 国 人 提 出 ， 英 文 为RSIUAV(Reconnaissance Strike Integrated Unmanned Aerial Vehicle)， 它是无人侦察技术的 拓展，通过加装作战任务系统，使原先主要执行战场侦察与监视、目标截获、火力校正、毁伤评估及电子诱骗与干扰等辅助支援任 务的无人机，具有一定的对地、对空作战能力，成为一种全新的武器系 统 [1][2]。 早在 海湾战争中，多国部队 就 使用了 BQM147A“敢死蜂 ”， FQM151A“短毛猎犬”，“玛尔特”，“哨兵”，“先锋”等 型号 无人机出动数千架次对伊拉克部队的军事目标分布、防空系统状况、军队和武器装备的调动、战场势态和打击效果等情报信息进行收集和回传 ，帮助多国部队掌握战场局势。 但是，传统的 利用 无人机侦 察 ， 利用 战斗 机打击的方式有巨大的缺陷，就是 美军在发现原来的无人机虽然具有良好的侦 察 能力，但是在发现目标后要通过地面指挥，让地面指挥者调度战斗机携带武器从地面起飞至攻击地区对目标进行打击 ，这个过程 消耗的时间很容易 让稍纵即逝的目标消失无踪。 在进入 21 世纪后，随着无人机 总 体与系统集成技术 增强 、综合火 \飞技术的提高、 高速率 数据链系统 等关键技术 的 提高 ，以“发现即摧毁”为目标的侦 察 打击一体化无人机很好的解决了侦 察 和打击之间消耗时间过长的问题并且开始登上战争舞台。 “捕食者”无人机在 2020 年阿富汗的反恐战斗中成功识别并 利用“海尔法”空地导弹 摧毁了“基地”组织的 3 号人物 ，显示了巨大的战场效力 [3]。 侦 察 打击一体化无人机 与 有人机 相比拥有 无法比拟的优点 [4]： (1)作战效能高，生命力强。 相对于有人驾驶飞机，察 /打一体化无人机不受人为因素的制约，在设计及作战时不用考虑飞行员的生理极限 ，因而可以最大限度地飞到适合作战需求的速度、高度、航程等。 另外在对目标进行识别后，可以对目标进行实时打击，节约了作战时间，进一步提高了作战效能。 (2)费用低廉，不惧伤亡。 因为不需要安装驾驶舱，无人机的体积更小，结构更加简单紧凑，因此，它的设计制造、战场使用和维护费用也大为降低。 而其最大的好处是不存在人员伤亡或被俘的危险，从而可以代替有人驾驶飞机在高风险环境下执行多种任务，如压制敌防空系统、高风险目标探测、对重点目标进行定点清除等。 (3)出众的协同作战能力。 目前，协同作战一般是飞行员通过目视或语音交西北工业大学硕士论文 2 流来完 成的。 而侦察 /打击一体化无人机的系统作战可以由地面人员完成，它可以利用出众的辅助决策系统，生成有效的协同策略，从而控制无人机编队充分利用有限的资源，完成复杂的作战任务。 (4)可实施有效的侦察情报支援。 察 /打一体化无人机可以利用其续航长、飞行高度高、不易被敌方发现等特点，对热点地区进行实时、长时间的侦察、监视。 侦 察 打击一体化无人机 任务过程 侦察打击一体化无人机执行侦察和对地攻击任务的过程可以分为以下几个典型阶段 [5](如图 13所示 )： 目 标 战区目 标地 形 跟 随 / 回 避 飞 行起 飞着 陆巡 航基 地爬 升占 位 机 动武 器 瞄 准 与 发 射脱 离 战 区 图 13 侦察打击一体化无人机任务剖面图 阶段一： 地面操作员把规划好的航迹上传至无人机平台，无人机自动按规划航迹飞行。 经过巡航、地形跟随 /回避飞行，无人机到达目标战区。 在此阶段，操作员监视无人机的飞行轨迹，根据当前情境修改某些航路点，实现任务重规划，而且操作员可以根据需要切换无人机的自主与手动飞行模式。 阶段二： 各种机载通讯设备根据操作指令自动完成数据信息的采集及传输，地面控制系统自动接收机载设备或其它通信设施传递的信息；机载侦察设备根据控制指令调整工作状态，自动完成对地面目标的探测与搜索。 阶段三： 通过数据链，侦察 图像以及其它信息传回地面控制系统显示设备，操作员对攻击目标进行识别、威胁判断、攻击排序、火力分配、武器管理等决策。 阶段四： 无人机根据 控制 指令选择攻击使用的武器，计算最优机动轨迹完成必要的占位机动。 阶段五： 无人机自动完成目标跟踪与火控解算，实现武器瞄准，然后根据接收到的攻击授权控制指令完成武器发射； 阶段六： 如有需要，无人机继续导引发射的武器，直至命中目标； 阶段七： 完成攻击任务后，无人机进行有效的机动规避，迅速脱离战区，以提高自身生存能力。 本文研究 重点在 于 无人机爬升后进入巡航阶段至 发现目标后进入战区并 且操纵无人机进行 武器系统的瞄准以及发射，以提高无人机的作战性能以及生存力西北工业大学硕士论文 3 为指标，对无人机的综合火力飞行控制系统进行研究，并且着重研究了在时延对于无人机飞行控制系统性能的影响并且进行补偿研究。 综合火力 /飞行系统发展趋势 随着数字技术、微电子技术和微计算机技术的飞速发展和广泛应用，航空电子技术水平不断提高，机载武器更新换代，对机载火控系统提出了更高的要求。 在军方需求和技术推动下， 90 年代末及 2020 年后的 综合火力飞行控制 系统将得到极大的发展，除体现在综合化、模块化外，还主要体现在以下几个方面 [6]。 (1)作战功能主要突出超视距、多目标攻击，控制发射后不管导弹。 超视距多目标攻击火控系统和发射后不管导弹配合，能同时跟踪、识别多个目标并分别测定每个目标的参数，完成威胁判断、攻击目标的优先权确定及各种战术数据处理，进行战术决策；产生飞机操纵指令和雷。