远程防空导弹飞行控制方法研究

序

现代战争对防空导弹的综合性能要求越来越高，尤其是为了破袭敌空中防区外攻击体系，打击其预警机、加油机等核心支点，防空导弹的射程需不断向远程拓展。但远程飞行并非简单增加推进剂即可实现，在防空导弹武器系统对导弹弹径、重量、发射装置载弹量等多种因素综合约束下，其主要技术途径是利用大气高层作为飞行走廊，规划飞行弹道轨迹，快速抵达目标区域，拒敌于千里之外。实践证明，这一技术体制在解决一系列关键技术问题的基础上，可有效支撑防空导弹的扩远设计。
首先，导弹在大气层内长时间高速飞行，弹体与大气不断摩擦产生热量，引起弹体温度持续升高，这将导致弹体的弹性模态越来越偏离其常温状态，如果不妥善处理，将严重影响控制性能，甚至导致弹体失稳；其次，导弹在远程飞行过程中，空域和速域均大范围变化，伴随着大量的外界干扰和参数不确定性，这些因素均会对弹道特性产生影响，加之积分效应，射程越远，影响越大；再者，在大气高层飞行时，由于空气稀薄，气动控制力有限，为了满足机动性要求，一般需要配备姿控/轨控发动机、推力矢量控制等附加执行机构，或者采取导弹变外形的敏捷机动技术，这些措施在提高导弹机动能力和操稳特性的同时，也使得控制系统结构复杂化，并导致较强的多维耦合特性；后，远程防空导弹的作战纵深大，制导链路长，中末制导交班时自主截获更难，需要研究多弹协同探测和弹道规划问题，借助于多飞行器协同的思路来提升系统能力。
本书系统地介绍了远程防空导弹设计中有关控制、制导和弹道问题的解决途径，是国内首次系统阐述远程防空导弹设计技术的专著。导弹总体、制导控制等相关专业的研究生和初涉防空导弹领域的设计人员，通过阅读本书可以比较全面地了解远程防空导弹的设计理论与工程方法。本书亦可供多年工作在该领域的科研人员参考。

本书系统地介绍了远程防空导弹设计中有关控制、制导和弹道问题，内容主要包括防空导弹控制技术发展、控制系统设计一般性准则、摆动喷管在防空导弹上的应用、基于参数辨识的自适应控制方法、稀薄大气层直气复合控制方法、直气复合控制稳定性分析方法、多操纵机构复合控制方法、变外形控制技术、基于能量约束的初中制导方法、远程防空导弹滑跃弹道设计方法、多约束协同中制导弹道规划方法等。本书可为从事防空导弹控制系统工程技术的科研人员提供系统论证、设计和工程应用的辅助，也可为航空航天相关专业的高等院校师生提供方法研究的参考。

魏明英，新型防空导弹武器技术领域带头人、直接侧向力/气动力复合控制技术带头人，航天科工集团二院研究员；长期从事导弹总体及制导控制技术研究，主持完成了首型新领域防空导弹技术研究，完成了新型防御飞行试验，推动了防御作战理念创新。主持了直接侧向力/气动力复合控制应用基础研究，构建了末段高精度防御制导控制技术研究方法体系，成功应用于末段防御技术研究，为国家防御体系建设作出重大贡献。

第1章绪论

1.1控制理论及思想的某种追溯

1.1.1控制论由来

1.1.1.1生物进化论

自科学启蒙以来的漫长历史进程中，始终贯穿着科学自然观和神创论的殊死斗争。神创论是人类社会早期蒙昧时代的必然产物，随着社会生产力的发展，越来越成为阻碍社会健康发展和科学技术进步的绊脚石。1859年达尔文《物种起源》正式面世，其深远影响大大超出了生物学本身，成为整个人类科学思想发展史上一块划时代的里程碑，从根本上改变了人类的世界观。

生物进化论研究的两位先驱是法国的布丰和拉马克。布丰是第一个从科学上讨论物种变异的人，拉马克则突出强调环境的作用，认为环境变化使生物发生适应性变化。达尔文的进化论一方面得益于前人的研究成果，另外一方面来自于自己两次科学灵感的激发：一次是加拉帕戈斯群岛上的鸟雀通过不断变异而产生新物种的事实启发了达尔文“物种可变”思想的形成，一个物种完全可以通过渐变或“间断平衡”的方式演变成另一个新物种；一次是马尔萨斯的《人口论》，使达尔文联想到，生存斗争驱使物种不断因适应环境而演变的主要动力是自然选择作用。

生物进化论主要内容是遗传变异、生存斗争和自然选择。在自然界无处不在、无时不有的生存斗争中，生物的各种微小变异不可避免地要经受自然选择作用的“筛选”：对生物适应有利的变异得以保存和积累，不利的变异终将遭到淘汰。在生物演化进程中有内因和外因，内因是生物体本身固有的遗传和变异特性，外因是生物生活的环境条件。比如植物和原始生物的趋光性和趋热性、人类身体内部温度的体内调节机制等，都是外因通过内因共同作用的结果。

1.1.1.2信息论

人类的社会生活离不开信息。人类社会实践活动不仅需要了解周围世界的情况并作出反应，而且还要与周围的人群沟通关系并协调行动，就是说人类不仅时刻需要从自然界获得信息，而且人与人之间也需要进行通信、交流信息。人类需要随时获取、传递、加工及利用信息，否则人类无法生存。

……

系统地介绍了远程防空导弹设计中有关控制、制导和弹道问题

☆系统地介绍了远程防空导弹设计中有关控制、制导和弹道问题
☆可为从事防空导弹控制系统工程技术的科研人员提供系统论证、设计和工程应用的辅助
☆可为航空航天相关专业的高等院校师生提供方法研究的参考

本书是作者在多年从事防空导弹技术研究的基础上归纳总结完成。根据未来防空导弹技术需要，系统地绍了远程防空导弹设计中有关控制、制导和弹道问题，内容主要包括防空导弹控制技术发展、控制系统设计一般性准则、摆动喷管在防空导弹上的应用、基于参数辨识的自适应控制方法、稀薄大气层直气复合控制方法、直气复合控制稳定性分析方法、多操纵机构复合控制方法、变外形控制技术、基于能量约束的初中制导方法、远程防空导弹滑跃弹道设计方法、多约束协同中制导弹道规划方法等。