English

 Вы смотрите архивную версию сайта ФГУП "ЦАГИ", перейти на действующий сайт

4.06.2010

17.06.2010
Методика решения задачи оптимального управления (динамики полета) со свободными конечными условиями
Состояние и перспективы автоматизации основных этапов полета летательного аппарата

Авторы: Киселев М.А., Савинов А.Ю.

Уменьшение заметности и рост скоростей полета современных самолетов повышает актуальность задачи перехвата воздушных целей при позднем их обнаружении. В основу существующих программ перехвата положены так называемые базовые программы выхода за минимальное время на высоты полета близкие или равные высоте полета цели. Используемые в летной эксплуатации базовые программы получены осреднением энергетически оптимальных программ. Данный метод позволяет достаточно просто определять программу V(H), обеспечивающую перевод самолета на более высокий уровень полной механической энергии за минимальное время или с минимальным расходом топлива. Основной недостаток энергетического подхода заключается в невозможности построения оптимальных программ для произвольных по скорости и высоте конечных условий. Этого недостатка лишены подходы, разработанные на основе прямых вариационных методов на кафедре динамики полета ВВИА им. Н.Е. Жуковского.

В тоже время и те и другие методы при решении задачи оптимального управления в качестве критерия оптимизации используют время выхода на заданный режим полета. В такой постановке задача перехвата решается как задача максимизации эффективности только одной составляющей двухступенчатой динамической системы «самолет — управляемая ракета» без учета эффективности ракеты и параметров полета цели. Что, как показали предварительные исследования, приводит к искусственному занижению эффективности существующих авиационных комплексов перехвата. В докладе раскрывается содержание разработанной авторами новой модификации прямого вариационного метода для решения сквозной задачи перехвата, основными особенностями которой являются:

  • использование в качестве критерия оптимизации времени перехвата (времени от момента обнаружения до момента поражения цели), что повышает эффективность динамической системы «самолет — управляемая ракета»;
  • в качестве базовых траекторий (в классе которых происходит поиск оптимальной траектории) используются кубические сплайны. Необходимая точность аппроксимации оптимальной траектории достигается путем увеличения количества опорных точек формирующих траекторию;
  • управление, необходимое для реализации траектории полета определяется исходя из решения обратной задачи динамики полета;
  • учет ограничений на управляющие функции обеспечивается путем перераспределения потенциала управления по траектории посредством механизма автоматической реализации траектории полета.

Проведенные исследования показали, что применение новой методики позволяет расширить диапазон возможного перехвата воздушных целей в переднюю полусферу при позднем обнаружении. Так, например, при перехвате высотной сверхзвуковой малозаметной цели самолетом, близким по характеристикам к истребителю 4-го поколения, дальности обнаружения цели, с которых возможен успешный ее перехват, уменьшаются более чем в 2 раза.

Автор: Киселев М.А.

Одно из главных направлений в развитии современных летательных аппаратов связано с повышением их информационного и интеллектуального потенциалов, рост которых способствует решению задачи оптимизации управления на основных этапах полета, а значит и повышению эффективности их применения.

В сообщении на основе материалов открытой печати дается обзор состояния и перспектив автоматизации этапов полета летательного аппарата.

Новости ЦАГИ