高超聲速飛行器級間分離偏差干擾仿真①

賈如巖，江振宇，張為華

(國防科學技術大學航天與材料工程學院，長沙 410073)

0 引言

大氣層內高超聲速飛行器級間分離相比運載火箭或導彈級間分離更具風險性。高動壓的飛行環境與分離區域的復雜流場使微小偏差可能對姿態運動產生較大干擾，按照無偏差設計狀態進行分離運動計算無法預示真實飛行中的分離過程。為了評估分離系統工作性能、預估分離過程風險，有必要對偏差隨機耦合干擾下的級間分離過程進行仿真分析。

高超聲速飛行器級間分離動力學模型復雜、偏差因素多、耦合強烈，分離過程仿真分析難以充分預示風險、難以得到可靠結論。在美國高超聲速驗證項目Hyper-X中，蒙特卡洛方法被應用于助推分離過程的風險評估、分離后驗證機起控策略選擇、分離過程偏差靈敏度分析及驗證機的六自由度飛行彈道仿真中，并通過真實飛行數據進行了仿真工具驗證與不確定性參數修正。從預先仿真結果與飛行數據對比來看，蒙特卡洛方法在預測分離運動范圍、預示分離過程風險等方面均取得了較好效果。文獻［1－5］介紹了這些工作的進展與成果，但缺少對仿真模型與具體方法的描述。

本文以大氣層內高超聲速條件下串聯式級間分離過程為對象，研究利用蒙特卡洛方法對這一過程進行預示的途徑，建立能夠支持偏差耦合仿真的分離動力學模型與分離運動特征值計算模型，建立利用蒙特卡洛方法進行分離過程仿真的具體流程。……