弹道导弹突防措施建模与仿真研究

论文摘要

本文以弹道导弹防御系统涉及的探测系统和拦截系统为研究对象,从反探测识别和反拦截两个角度出发,开展了弹道导弹突防措施建模与仿真研究,对各项措施的突防效果进行了对比与分析。开展了红外烟幕对天基高轨红外卫星的干扰效果分析。建立了天基高轨卫星的探测距离模型和红外烟幕干扰模型,分析了干扰条件下高轨卫星的探测预警概率,研究了烟幕对大气光谱透射比的影响,对比分析了烟幕干扰施加前后高轨卫星探测能力的变化情况。计算结果表明红外烟幕能够对天基高轨红外系统起到抑制、削弱作用。进行了反红外导引头识别的突防措施仿真分析。在红外导引头识别原理研究基础上,开展了红外隐身技术实现途径与躲避碰撞拦截的效果分析研究,对77K冷却弹头的捕获距离缩减至3.027km,EKV瞄准所需指令加速度超出其性能范围;开展了中段突防红外诱饵干扰技术研究,对红外诱饵特性和干扰原理进行了分析仿真,红外诱饵起到了较好的诱偏作用。完成了反雷达识别突防措施建模与仿真。建立了遮盖型干扰和欺骗型干扰模型;建立了箔条云团的作用特性模型;研究雷达轻诱饵释放过程,对分离后诱饵相对位置进行了求解。将弹头隐身、轻诱饵和电子干扰等突防措施应用于雷达的功能仿真之中,对单项突防措施作用前后雷达的探测能力变化进行了对比分析及说明。隐身弹头和轻诱饵干扰下,预警雷达和X波段雷达的探测概率都所有下降;电子干扰下,雷达的首次发现目标时间滞后,雷达的跟踪区跨度缩短了23.7s。进行了机动突防措施仿真研究。最佳机动方向垂直于机动瞬时射面,分析为使机动弹头零控脱靶量最大所应施加的机动冲量大小及机动时机选择问题,进而提出中段机动突防策略。对机动加速度按正弦机动和方波机动对脱靶量的影响进行了分析。应用最优控制理论得到再入弹头俯仰平面和转弯平面的最优导引规律,应用最优导引规律对某近程导弹再入段进行了三自由度仿真,实现了以不同弹道倾角再入,达到了躲避拦截系统高、低拦截区域的目的。本文较为系统地研究了弹道导弹突防措施的运用问题,研究工作为评价弹道导弹各项突防措施的可行性和应用效果提供了参考,对导弹武器装备研制论证具有重要理论意义及工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 主要突防措施概述
• 1.2.2 国内外突防措施应用现状
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 第二章 红外烟幕对天基高轨红外卫星的干扰分析
• 2.1 引言
• 2.2 天基高轨红外卫星探测模型
• 2.2.1 导弹主动段红外特性计算模型
• 2.2.2 天基高轨红外系统探测距离模型
• 2.2.3 天基高轨红外卫星预警原理
• 2.3 红外烟幕对天基高轨红外卫星的干扰分析
• 2.3.1 红外烟幕干扰机理
• 2.3.2 烟幕的干扰作用建模
• 2.3.3 干扰条件下天基高轨红外卫星探测预警概率
• 2.4 烟幕施加前后探测能力对比分析
• 2.4.1 谱辐射强度的计算
• 2.4.2 天基高轨红外卫星探测能力分析
• 2.4.3 施加烟幕干扰后探测能力变化
• 2.5 小结
• 第三章 反红外导引头识别的突防措施研究
• 3.1 引言
• 3.2 红外导引头探测模型
• 3.2.1 红外导引头识别原理
• 3.2.2 EKV 红外导引头探测距离分析
• 3.3 红外隐身技术实现与效果仿真分析
• 3.3.1 包络层设计说明
• 3.3.2 包络层冷却要求
• 3.3.3 红外隐身躲避碰撞拦截效果分析
• 3.4 中段突防红外诱饵干扰技术
• 3.4.1 红外诱饵干扰原理
• 3.4.2 红外诱饵特性分析
• 3.4.3 红外诱饵运动模型
• 3.4.4 红外诱饵干扰仿真
• 3.5 小结
• 第四章 反雷达识别的突防措施仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 遮盖型干扰和欺骗型干扰
• 4.2.1 遮盖型干扰突防
• 4.2.2 欺骗型干扰突防
• 4.2.3 干扰概率计算模型
• 4.3 箔条云团对雷达的作用特性
• 4.3.1 箔条平均雷达截面
• 4.3.2 箔条云对电磁波的衰减
• 4.3.3 箔条干扰环境中雷达的作用距离
• 4.4 雷达诱饵技术
• 4.4.1 诱饵释放过程建模
• 4.4.2 诱饵分离后相对位置求解
• 4.5 电子干扰、诱饵及雷达隐身措施突防仿真
• 4.5.1 弹头隐身突防仿真
• 4.5.2 雷达轻诱饵突防仿真
• 4.5.3 电子干扰突防仿真
• 4.6 小结
• 第五章 弹道导弹机动突防技术研究
• 5.1 引言
• 5.2 机动突防技术
• 5.2.1 全弹道变轨机动
• 5.2.2 中段机动
• 5.2.3 再入段机动
• 5.3 中段机动突防
• 5.3.1 拦截末段相对运动分析
• 5.3.2 机动方式选择
• 5.3.3 机动冲量对零控脱靶量的影响分析
• 5.3.4 机动冲量方向的影响
• 5.3.5 机动冲量大小分析与机动策略
• 5.4 再入段机动突防
• 5.4.1 俯冲平面内最优导引控制规律
• 5.4.2 转弯平面内最优导引控制规律
• 5.4.3 再入机动弹头速度方向控制的三自由度仿真
• 5.5 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果